[論文レビュー] AstroSat - a multi-wavelength astronomy satellite

A. R. Rao, K. P. Singh+1 more|arXiv (Cornell University)|Aug 22, 2016

Astronomy and Astrophysical Research参考文献 2被引用数 8

ひとこと要約

AstroSatは2015年に打ち上げられたインド初の専用マルチウェーブレングス天文衛星であり、同時にX線、紫外線、ガンマ線観測が可能な機器群を搭載している。この衛星は、宇宙の天体に対する高時間分解能および広帯域スペクトル研究を可能にし、主な成果として、ガンマ線バースト（GRB）およびカブレット星におけるX線偏光の検出、高分解能の紫外線画像、X線連星の詳細な時間的変動の測定が挙げられる。

ABSTRACT

AstroSat is a multi-wavelength astronomy satellite, launched on 2015 September 28. It carries a suite of scientific instruments for multi-wavelength observations of astronomical sources. It is a major Indian effort in space astronomy and the context of AstroSat is examined in a historical perspective. The Performance Verification phase of AstroSat has been completed and all instruments are working flawlessly and as planned. Some brief highlights of the scientific results are also given here.

研究の動機と目的

• X線、紫外線、ガンマ線帯域を同時に観測可能なマルチウェーブレングス望遠鏡を運用することで、インドを宇宙天文分野の主要プレイヤーに確立すること。
• 前回のミッションの制限を克服し、広帯域エネルギーカバレッジ、高い感度、広範な天体源にわたる正確な時間測定能力を提供すること。
• 特に、コンパクト天体周辺の降着過程や高エネルギー放射メカニズムを研究するため、変動的・一時的天体の同時多バンド観測を可能にすること。
• 共通の軸線上に配置されたX線および紫外線望遠鏡システムを用いて、紫外線での高解像度、正確な光度測定およびスペクトロスコピー測定を実現すること。
• 機器の軌道上での堅牢な性能、搭載されたキャリブレーション、一時的イベントへの迅速な対応を通じて、長期にわたる運用効果を確保すること。

提案手法

• 背景ノイズを低減し、ミッション寿命を延長するために、高度650 km、傾き6°の近地軌道を採用すること。
• 5つの主要機器を搭載：LAXPC（高時間分解能X線モニタリング）、CZTI（ハードX線画像および偏光測定）、SXT（円錐フィルムミラーを用いたソフトX線分光法）、UVIT（1秒角未満の精度で紫外線画像撮影）、SSM（一時的天体の全天監視）。
• LAXPC、CZTI、SSMで、1マイクロ秒の精度で個々の光子のタイムタグを付与することで、高精度な時間測定研究を可能にすること。
• CZTIおよびSSMでコーデッドアパーチャマスク（CAM）を採用し、広視野、全天監視を可能にするとともに、天体の位置特定を実現すること。
• UVITの高度なキャリブレーション技術を適用し、低汚染と1秒角未満の指向安定性を達成することで、高解像度画像撮影を実現すること。
• 機器間の同時観測を実施し、特にカブレット星やCas Aのような天体に対して、広帯域スペクトルフィッティングと相互キャリブレーションを可能にすること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 AstroSatのようなマルチウェーブレングス衛星は、コンパクト天体における降着および放射プロセスを研究するために、X線、紫外線、ガンマ線帯域で同時に高感度観測をどのように可能にするか？
• RQ2 特にLAXPCおよびCZTIが、RXTEの高時間分解能X線時間測定およびハードX線分光法の遺産をどの程度まで拡張できるか？
• RQ3 AstroSatの共通軸線上に配置されたX線および紫外線機器は、活動銀河核におけるX線と紫外線/可視光放射の間の正確なリバーブレーションマッピングを可能にするか？
• RQ4 CZTIは、ガンマ線バーストやパルサーなどの明るい一時的天体におけるX線偏光を検出・測定する能力を有しているか？
• RQ5 SSMは、明るい一時的天体を継続的に監視する能力にどの程度効果的であり、X線連星の増光を検出・追跡する性能はいかがなものか？

主な発見

• UVITは最大1.7秒角の解像度を達成し、星団の高精度な画像撮影およびRR Lyrae型の可変星の検出が可能になった。
• LAXPCは、多数のコンパクトX線連星で周期的・準周期的変動を高時間分解能で記録し、詳細な時間測定研究の能力を確認した。
• SXTは、Cas Aやタイコのような超新星残骸で狭帯域の発光ラインを正常に検出し、スペクトル分解能140 eVを達成した。
• LAXPCおよびCZTIの同時データを用いたカブレットネビュラの広帯域連続スペクトル測定により、3 keVから300 keVまでの正確なエネルギー範囲カバレッジが実現された。
• CZTIは明るいガンマ線バーストにおけるX線偏光を検出するとともに、100 keV以上でカブレットネビュラの偏光を測定し、ハードX線偏光計測の能力を確認した。
• SSMは4U0115+63の増光を正常に追跡・監視し、一時的天体の全天監視および継続的注視能力を実証した。