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SSCの性能、calibrationの現状、 天体のスペクトル All-sky soft X-ray emission symposium 2014-05-27 @ 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。 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) 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 1m GSC 1m 2m 進行方向 SSC スリット CCD 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 断熱足 アルミブロック 観測原理 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。。) 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) 角度分解能 : 1.5°(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 – 打ち上げ時は[email protected](FWHM) – 徐々に劣化中...... 検出効率 Al edge Si edge 実用 公称 10% 0.7 7.0 太陽・地球・視野方向 地軸 軌道面2 視野 太陽風 Sun 昼 51.6° 軌道面1 夜 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 太陽・地球・視野方向 視野(H) 太陽風 Sun 昼 太陽近傍は観測できません 視野(z) 夜 MAXI 地球上でのカウントレートマップ SSC-H SSC-Z 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 SAA 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。 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 厄介なBGD(or soft X-ray diffuse??) 0.7-2keV SSC-H 2014-05-01 06:15:50-06:37:40 2-7keV カウントレートピーク (緯度,経度)~(277,-51) カウントレートピーク (緯度,経度)~(209,-48) 0.7-2keV 09:21:40-09:52:20 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。 2-7keV 高緯度 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-Hが通常観測 SSC-Zが通常観測 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 ISSが夜である 放射線帯にいない 100% 夜かつ放射線帯にいない ０ 2009/8/15 2014/5/20 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 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 補正前 コリメーター起源の銅輝線 補正後 SSCの性能と劣化(2) 低エネルギーイベント数 ダークカレント 1000日 修正ユリウス日 温度 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。 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 Cut-off Rigidity 毎のBGD強度 Si Cr Cu 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。 エネルギースペクトル例 カシオペアA(Cas A) : 超新星の残骸 GX-301-2 中性子星連星パルサー MAXI J0158-744 (白色矮星 １スキャン) ペルセウス銀河団 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。 [email protected]