XRISM衛星が観測開始！〜世界最高精度のX線分光で宇宙の風を読む〜

2024.01.05

研究成果

KMIの中澤知洋准教授、三石郁之講師らの研究グループがその開発に参加しているX線分光撮像衛星XRISM（クリズム；X-Ray Imaging and Spectroscopy Mission）による最初の観測結果であるファーストライトが公開されました。XRISMは、JAXA宇宙科学研究所、NASA、ESAといった国内外の研究機関が共同開発している衛星です。このファーストライトは2023年9月7日の打ち上げ以降、約4ヶ月にわたる立ち上げ運用を終えて、ついに本格観測を開始したことを意味します。

本研究成果は、2024年1月5日のJAXA宇宙科学研究所、第23回宇宙科学シンポジウムで公表されました。

詳細は名古屋大学のプレスリリースとJAXAのプレスリリースをご覧ください。

XRISMには、広い視野を持つX線カメラ「Xtend」と高いエネルギー分解能を持つX線分光器「Resolve」が新しく搭載されています。これらを組み合わせた世界最高精度のX線分光能力で、銀河団や超新星残骸などの広がった天体の中で発生する風のような高温ガスの動きを、これまでと桁違いの精度で測定したり、重元素の量を精確に測定したりできます。

中澤さんと三石さんは、XRISMの前身であるASTRO-H衛星のころから本計画に深く関わっており、XRISMでは観測データの処理や観測提案の公募対応などをサポートする科学運用チームを担当し、Resolve検出器の開発支援も行ってきました。

高精度な宇宙X線観測による衝突銀河団のメカニズムの解明に挑む中澤さんは、

長年の夢の一つであった超高精度のX線分光が実現する時がついにやってきました。私の専門とする衝突銀河団は宇宙で最大のエネルギー解放現象です。宇宙最大の自己重力系であり、あまりに巨大なため、その激しい衝突現象も1000年間観測し続けても何一つ動いているようには見えません。しかし、ドップラー効果を使えば、動いていないように見える天体でも、その速度が計測でき、動いている様子を観測できるのです。
銀河団の衝突では動き回る高温ガスからエネルギーをもらって、数百万光年にわたる巨大な空間で相対論的なエネルギーにまで粒子が加速され磁場も増幅されていると考えられていますが、その加速源や増幅メカニズムはまだわかっていません。宇宙最大の粒子加速器としての銀河団の姿を明らかにしたいと思います。

とコメントしています。

超新星残骸N132Dの観測結果

天の川銀河近傍にある大マゼラン星雲にある超新星残骸 N132DをXRISMで観測した結果です。Xtendで観測したX線イメージ（色はX線の波長を反映しており、赤色は低エネルギー、緑色は中間、青色は高エネルギーを表しています）と、Resolveで測定した波長スペクトルを重ねた図です。Resolveのスペクトルでは鉄、カルシウム、アルゴン、硫黄、そしてケイ素の蛍光輝線が明瞭に捉えられています。

衝突銀河団 Abell 2319の観測結果

地球から約8億光年（z=0.0557）の近傍にある衝突銀河団 Abell 2319 をXtendで観測したX線イメージ（紫色で表示）に、可視光の画像を重ねたものです。四角い枠線は観測に使った衛星の視野を表しています。過去の日本のX線衛星や、アメリカのチャンドラX線観測衛星と比較して、Xtendは格段に大きな視野を持つことが分かります。

用語解説

X線分光撮像衛星XRISM（クリズム）

銀河を吹き渡る風である「高温プラズマ」から発せられるX線を、かつてない精密な分光能力で撮像し、物質やエネルギーの流転を調べ、天体の進化を解明する、宇宙X線観測ミッションです。2023年9月7日に、種子島宇宙センターからH-IIAロケットで打ち上げられ、運用を開始したばかりの衛星です。

ファーストライト

天体望遠鏡や宇宙望遠鏡（X線望遠鏡や赤外線望遠鏡も含む）が所定の性能に達しているかを確認するために行われる最初の試験観測です。

Resolve（リゾルブ）

XRISM衛星に搭載されたX線分光器です。極超低温に冷やして運用することで、かつてないエネルギー分解能で、天体からのX線スペクトルを判別できます。

Xtend（エクステンド）

XRISM衛星に搭載されたX線カメラです。満月1個分に相当する範囲の領域を一度に観測できる幅広い視野で、複数の銀河団が衝突するときに吹き出す高温ガスの形状の精密観測が可能。