ブラックホール探査 全天X線監視装置 MAXI

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1 ブラックホール探査 全天X線監視装置 MAXI
高宇連 宇宙線加速と比熱的宇宙の解明 Monitor of All-sky X-ray Image ブラックホール探査 全天X線監視装置 MAXI 内容 1) MAXI ミッション 2) MAXI 性能 3) ブラックホール 4) 酸素輝線マップ T.Mihara (RIKEN) JAXA: M. Matsuoka, H. Tomida, H. Katayama, K. Kawasaki, N. Kuramata, T. Yokota, S.Ueno RIKEN: T. Mihara, M. Kohama, N. Isobe, M. Nakajima, Y. Fujii Osaka University: H. Tsunemi, E. Miyata Tokyo Institute of Technology: N. Kawai, J. Kataoka, Aoyama Gakuin University: A. Yoshida, K. Yamaoka, T. Miyakawa Nihon University: H. Negoro

2 その１ MAXI ミッション

3 MAXIの構成 GSC SSC 星姿勢計 ラジエター＋ヒートパイプシステムとベータクロス 比例計数管 CCD素子
比例計数管用　　　　　スリット　＋　コリメータ CCDカメラ用コリメータ

4 国際宇宙ステーションで、２年のミッション 1軌道周期90分に、１回（or ２回） ほぼ全天のX線ソースをモニタする

5 MAXIの視野方向の眺め 進行方向 天頂方向 MAXIの視野

6 MAXI Data flow NASA経由 JAXA経由
リアルタイム 　> 50 % (17 時間/日) ※静止衛星を用いてダウンリンク NASA MSFC NASA経由 JAXA経由 JAXA Tsukuba Space Center, Japan 日本JAXAリンク リアルタイム 　~20 % (５時間/日) MAXI

7 　その２　 MAXI の性能

8 天空のカバー率 1 orbit = 90 min 1.5 deg (FWHM) Alert delay 160 deg GSC SSC
(Gas cam) SSC (CCD cam.) Sky Coverage Instant 2 % 1.3 % 1 orbit 90-98% Max 70% Imaging PSF 1.5 deg (FWHM) Position Accuracy < 6 arcmin Spectroscopy 2-30 keV ( 18 % ) keV ( <150 eV) Timing Accuracy 120 msec 3-16 sec Sensitiv-ity (5s) 10 mCrab 20 mCrab 1 week 1 mCrab 2 mCrab Real data (> 50 % ) From Detection to Alert < 30 sec (Goal) Stored (< 50 %) 20 min – 3 hours User Interf-ace Alert Internet (mail, socket) Data Image, Spectum, Light curve via Web browser 1 orbit = 90 min 160 deg 1.5 deg (FWHM) Alert delay

9 MAXI 観測シミュレーション 90分（１衛星軌道） 5ヶ月

10 MAXIの検出感度 Sensitivity (mCrabs) SSC GSC Dwell Time (seconds)
Systematic error level Dwell Time (seconds)

11 MAXIの検出天体 世界初の AGN X線モニタ MAXI は1 mCrab の感度で銀河系内天体だけでなく、銀河系外天体もモニタする
One Orbit (30 sources) O n e D a y ( 1 s o u r c e s ) O n e W e e k ( 1 s o u r c e s )

12 世界初のAGN X線モニタ 2-10keVの全天モニタの感度とモニタ頻度

13 　その3　 ブラックホールと MAXI

14 X線新星の光度曲線 増光時から GS 2000+25 with Ginga-ASM これのさらに 1/100の強度 から可能 10Crab
Tsunemi et al . ApJ.L 　　 337 (1989), L81

15 AGN観測 多波長同時観測 AGN と BHCの振る舞いの類似点・相違点 Binary AGNs? BLSy と NLSy の関係
多波長同時観測　 ~ 100? AGN’s 長期変動観測 Blazars, Seyferts Radio Optical (MAGNAM etc) Gamma (GLAST etc) TeV Gamma (CANGAROO etc) AGN と BHCの振る舞いの類似点・相違点 Binary AGNs? BLSy と NLSy の関係 CXB: Fluctuation in All Sky Background < a few % in 1.5x1.5 deg2 < 0.5 mcrab

16 NGC3516のR等級 と X線強度の相関 sampling inteval ~ 4.3 - 17 d Smoothed R-band
(advanced) sampling inteval ~ d Maoz et al. 2002, AJ 124, 1988

17 108 M BH の1 日の観測は、SMBH のたった10 ms 分
規格化されるブラックホールの諸性質 物理量の多くは、ブラックホール質量Mで規格化される。観測される性質はMによりスケーリングされたものであることが期待される。 時間変動 降着円盤のあらゆるタイムスケールについて成立する。 温度(スペクトル) 前者は陽子が Schwarzschild Hole に消えるまで得る最大の 　エネルギ−は 1/12 mc2 であることから。後者は光学的に 　厚い降着円盤の場合に成立する。 状態 これより、降着円盤での自由自由吸収による光学的厚さは、 　M-17/8 に比例し、自由散乱による厚さは、 M-1 に比例する。 108 M BH の1 日の観測は、SMBH のたった10 ms 分

18 最内縁半径付近での非連続物理現象 - フレア/ショット中のスペクトル変化 - ショットピークでの急激なスペクトル変化
→ 降着流による最内縁半径付近での 　 ショック and/or 磁気再結合 and/or ペンローズ過程 SMBH .. hard state に共通 AGN .. 一部の NLSy1 のみ？ Cyg X-1, Ginga Negoro et al. ApJ 1994 Ark 564 (+ Cyg X-1), ASCA Negoro et al. 2001

19 X線変動からのAGNの質量推定 Hayashida et al 1998 ApJ 500 AGN Cyg X-1

20 　その4　 酸素輝線マップと MAXI

21 CCDカメラ CCDは大阪大学によりスクリーニング済み（48個）。 EMカメラを製作。FMと同specのCCDを搭載
エネルギー分解能146eV(FWHM＠5.9keV) Charge Injection、 暗電流低下用駆動パターンの動作とそれによる性能向上を確認。 振動試験（１３．２７Gｒｍｓ）をクリア EMカメラ。１６CCDを搭載。表面は可視光遮断のためアルミコートしてある。 Mn-k X線スペクトル

22 SSCの輝線マップ OVII and VIII の可能性
MAXI SSC expected counts: counts in 1.5°x1.5° for 2 yr operation. (Obs.eff.=0.7) Galactic Soft X-ray Spectra corresponding to each Sky Region. Markevitch et al ApJ. ROSAT all-sky map of CXB Snowden et al ApJ.

23 まとめ MAXIミッション 詳細設計審査は終了。製造フェーズにある。 １次かみ合わせ: 2006年9月
打ち上げ： 2008年８月 H2Aかスペースシャトル。 観測対象 AGN長期変動 X線新星 Diffuse X線マップ GRB残光 突発現象（X線増光）のインターネットを通じた速報 → 巨大ブラックホール → 星質量ブラックホール → 熱化した加速現象 → 粒子加速の１つ → ブラックホール生成の瞬間

24 おわり