SSCの性能、calibrationの現状、天体のスペクトル

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1 SSCの性能、calibrationの現状、天体のスペクトル
All-sky soft X-ray emission symposium Riken 冨田洋 for MAXI/SSC team 本講演の目的(主旨) soft X-ray diffuseにおいてどんな研究ができるか(できないか)を考えるために、その主力武器であるSSCがどんなものかを紹介する。

2 目次 SSC(Solid-state Slit Camera)の紹介 観測原理、基本性能 運用(観測効率など)
性能(の変化)、ノイズ(バックグランド) 成果 →次の発表(木村)

3 What is SSC ?? SSC : 国際宇宙ステーション上の全天X線監視装置(MAXI:2009〜)のX線カメラの一つ GSC SSC
進行方向 断熱足 スリット CCD アルミブロック 250mm 内部写真　: スリット+コリメータを取り外した状態でCCDが見えている

4 観測原理 コリメータ(等間隔に並べた24枚の薄い板)で細長い視野を作成。
CCD コリメータ(等間隔に並べた24枚の薄い板)で細長い視野を作成。 スリット/コリメータで細長い視野のどの方向からX線が来たかが分かる。 CCDでX線を検出(エネルギー分解能はよい)。 宇宙ステーション (飛行機のように飛ぶ)が地球を周回すると全天をスキャンできる。 SSCは進行方向(H)と反地球方向(Z)をモニターする。 >hourのタイムスケールの時間変動を捉える同時に大きく広がったdiffuse構造の観測できる(細かい構造は他のX線衛星で。。)

5 SSCのパラメータ スリット面積：2.7 x 50mm = 1.35cm2 瞬時の視野の大きさ : 1.5x90°(FWHM)
夜のみ観測(遮光が不十分) エネルギーレンジ : 実用=0.7-7keV (公称:0.5-12keV) 明るさに依存。暗いとノイズ(バックグランド) に埋もれる。 低エネルギー側は徐々に劣化中(CCDの暗電流が増加のため) 高エネルギー側もADCレンジにより一部CCDで7keVが限度である。 エネルギー分解能 徐々に劣化中......

6 検出効率 Al edge Si edge 実用 公称 10% 0.7 7.0

7 太陽・地球・視野方向 軌道傾斜角は51.6° 昼は観測に向かない。軌道(季節)によっては夜がない日が数日続くこともある。
地軸 軌道面2 視野 太陽風 高緯度 51.6° MAXI Sun 51.6° 昼 夜 軌道面1 高緯度 赤道面 軌道傾斜角は51.6° 昼は観測に向かない。軌道(季節)によっては夜がない日が数日続くこともある。 高緯度はノイズ(バックグランドが大きい) 太陽方向近くは観測は難しい

8 太陽・地球・視野方向 視野(H) 太陽風 Sun 視野(z) 昼 夜 MAXI 太陽近傍は観測できません

9 地球上でのカウントレートマップ ほぼ荷電粒子の強度を示す。 HとZ(視野方向)で異なる 緯度だけでなく、経度にも依存する SSC-H
SSC-Z SAA SAA ほぼ荷電粒子の強度を示す。 HとZ(視野方向)で異なる 緯度だけでなく、経度にも依存する

10 ある一日(2014-05-01)での取得画像 (簡単なスクリーニング後)
銀河座標(天の川銀河の中心が図の中心にある) 露出時間補正無 BGDが一様ではない。多くは荷電粒子起源であろうが、この中にX線起源(求めている)ものがある。 scan方向 天の川 太陽 SSC-Z SSC-H 一周回では最大で２カメラ合わせて全天の1/3-1/2程度が観測可能

11 厄介なBGD(or soft X-ray diffuse??)
SSC-H 06:15:50-06:37:40 0.7-2keV 2-7keV カウントレートピーク (緯度,経度)~(277,-51) 高緯度 カウントレートピーク (緯度,経度)~(209,-48) 0.7-2keV 30min 09:21:40-09:52:20 2-7keV soft bandで顕著に見える。 2orbit(3時間)後でもほぼ同じ方向に見える 　　　　このような成分を適切に評価の評価の必要がある。

12 観測効率 約96分で地球を一周。 夜の長さは軌道(季節)による。夜がない日もある。
SAAと高緯度では観測していない。観測はできていても赤道付近の方がBGDは低く感度はよい。 各日の観測効率 SSC-HがON状態 SSC-ZがON状態 SSC-Zは約一年間ほどデータ処理CPUボードの不具合で観測していなかった SSC-Hが通常観測 SSC-Zが通常観測 ISSが夜である 放射線帯にいない 一日のうち30-40%で観測。但し夏至・冬至付近ではゼロの日もある 100% 夜かつ放射線帯にいない ０ 2009/8/15 2014/5/20

13 SSCの性能と劣化(1) エネルギー分解能 CCDの劣化(ダークカレント増加・電荷転送効率の低下)は進んでいるが、今後も十分観測は可能。
2009/09 2010/09 2011/09 2013/09 補正後 補正前 コリメーター起源の銅輝線

14 SSCの性能と劣化(2) ダークカレント 低エネルギーイベント数 1000日 温度 修正ユリウス日
暗電流(ダークカレント)によるノイズ(バックグランド)は増加中で 低エネルギー(soft X-ray)に影響が出ている。除去方法の最適化を実施中。

15 感度(バックグランドノイズ) 「感度」はバックグランド(観測したいもの以外の信号)で決まる。
(soft diffuseを天体を対象とした場合の)バックグランドの種類 荷電粒子(地球上の場所依存) Cosmic X-ray Background(遠く暗い銀河からのX線。観測方向に少々依存。) 銀河系内の広がったX線(BGDでなくて研究対象でもある) 点源(星・銀河)　 暗電流(熱ノイズ) デジタル処理由来の疑似イベント

16 Cut-off Rigidity 毎のBGD強度
Si Cu Cr Screening criteria is differrent between below and above Si edge Kimura+　PASJ 2013 Cut Off Rigidityよりもっと良いパラメータあるかもしれません。

17 エネルギースペクトル例 GX-301-2 カシオペアA(Cas A) : 中性子星連星パルサー 超新星の残骸 MAXI J0158-744
(白色矮星 １スキャン) ペルセウス銀河団

18 まとめ SSCは2009年の観測開始から現在まで観測を継続しています(若干の性能劣化はありますが)。
観測効率は~30%。夜しか使えない。高緯度も厳しい データも可能な限り公開の予定です(~8月??) MAXI/SSCでできるサイエンスについてアイデアありましたら冨田まで連絡ください。