X線画像および分光ミッション

X線画像および分光ミッション( X線分光撮像衛星)

XRISM観測所の図
名前	XRISM ASTRO-H後継機 ASTRO-H2 XARM
ミッションタイプ	X線天文学
オペレーター	宇宙航空研究開発機構
コスパーID	2023-137A
SATCAT番号	57800
Webサイト	xrism.isas.jaxa.jp/ja www.nasa.gov/content/goddard/xrism-x-ray-imaging-and-spectroscopy-mission
ミッション期間	計画: 3年 経過: 1年2か月22日
宇宙船の特性
宇宙船の種類	アストロ
バス	アストロH
打ち上げ質量	2,300 kg (5,100 ポンド)
ミッション開始
発売日	2023 年 9 月 6 日、23:42:11 UTC [1]
ロケット	H-IIA 202
発射場	種子島LA- Y1
請負業者	三菱重工業
軌道パラメータ
参照システム	地球中心軌道
政権	低軌道
近地点高度	550キロ
遠地点高度	550キロ
傾斜	31.0°
期間	96.0分
メイン望遠鏡
名前	軟X線望遠鏡
直径	45センチメートル（18インチ）[2]
焦点距離	5.6メートル（18フィート）
楽器 解決する 軟X線分光計 エクステンド 軟X線イメージング装置
日本のX線天文衛星

X線撮像分光ミッション（XRISM、「クリズム」と発音）は、以前はX線天文学回復ミッション（XARM）と呼ばれ、宇宙航空研究開発機構（JAXA）がNASAと提携して実施するX線 宇宙望遠鏡ミッションであり、宇宙の構造形成、銀河核からの流出、暗黒物質の研究における画期的な成果をもたらすことを目指している。^{[3] [4]}当時唯一の国際X線観測プロジェクトであるXRISMは、ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡、フェルミ宇宙望遠鏡、アタカマ大型ミリ波干渉計（ALMA）観測所がそれぞれの分野に配置されているのと同様に、X線天文学の分野で次世代の宇宙望遠鏡として機能する。 ^{[2] [5]}

このミッションは、現在のX線望遠鏡（チャンドラとXMMニュートン）と将来のX線望遠鏡（高エネルギー天体物理学向け先端望遠鏡（ATHENA））の間で観測が途絶える可能性がある期間を回避するための一時的な措置である。XRISMがなければ、X線データが収集されない期間が生じる可能性がある。これは、チャンドラとニュートンの望遠鏡の後継として打ち上げられたひとみX線望遠鏡が2016年に失われたため、これら2つの望遠鏡がミッションの終了を迎える2020年代初頭に発生するだろう。^{[2] [5]}

初期の設計段階では、XRISMは「 ASTRO-H後継機」または「ASTRO-H2 」とも呼ばれていました。ひとみの喪失後はXARMという名称が使用され、頭字語のRはX線分光法の能力とその利点の回復を意味しています。2018年にJAXAが正式にプロジェクトチームを立ち上げた際に、名称はXRISMに変更されました。^[6]

2015年9月に「すざく」が退役し、チャンドラX線観測衛星とXMMニュートンに搭載された検出器は15年以上稼働し徐々に老朽化しており、「ひとみ」の故障は、2035年にATHENAが打ち上げられるまで、X線天文学者は軟X線観測において13年間の空白期間を迎えることを意味した。^{[注1] [2] [5] [7]}これは国際社会にとって大きな後退となるだろう。^{[8]ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡や}30メートル望遠鏡など、他の波長での大規模天文台による研究が2020年代初頭に開始される一方で、X線天文学の最も重要な部分をカバーする望遠鏡がなくなるからである。^{[2] [5]}また、新しいミッションの不足は、若い天文学者がプロジェクトに参加して実践的な経験を積む機会を奪う可能性もある。^{[2] [5]}これらの理由に加えて、「ひとみ」の成果として期待される科学成果を回収したいという動機が、 XRISMプロジェクトを開始する根拠となった。XRISMは、ISASの研究・運営諮問委員会、日本高エネルギー天体物理学協会、NASA天体物理学小委員会、NASA科学委員会、NASA諮問委員会によって推奨されている。^{[5] [9]}

2023年9月の打ち上げ成功により、^[1] XRISMは、宇宙の構造形成、銀河・活動銀河核からのフィードバック、恒星から銀河団への物質循環の歴史など、「ひとみ」で失われた科学をカバーすることが期待されています。 ^{[4]この宇宙望遠鏡は、欧州}高エネルギー天体物理学先端望遠鏡（ATHENA）望遠鏡の技術実証機として、「ひとみ」の役割も引き継ぎます。^{[7] [10] [11]} NASAや欧州宇宙機関（ESA）を含む複数の宇宙機関がミッションに参加しています。^{[12]日本では、JAXA}宇宙科学研究所（ISAS）部門がプロジェクトを主導し、米国の参加はNASAゴダード宇宙飛行センター（GSFC）が主導しています。米国の分担金は約8,000万ドルになると見込まれており、 「ひとみ」への分担金と同額です。^{[13] [14]}

X線撮像分光ミッションは、ISASがプロジェクトマネージャ（PM）と主任研究者（PI）を別々に持つ最初のプロジェクトの一つとなる。この措置は、ひとみ事故の再発防止を目的としたISASのプロジェクト管理改革の一環として実施された。^[5]従来のISASミッションでは、PMはNASAミッションで通常PIに割り当てられるタスクも担当していた。

「ひとみ」は軟X線から軟ガンマ線まで幅広い観測装置を搭載していたが、 XRISMは「ひとみ」の軟X線分光計に相当する「Resolve」^[15]や、Resolveと親和性の高い「Xtend (SXI)」^[16]を中心に観測を行う。硬X線望遠鏡の廃止は、2012年にNASAのNuSTAR衛星が打ち上げられたことで正当化されたが、 「ひとみ」 (当時は新型X線望遠鏡、NeXTと呼ばれていた)が最初に考案された時には存在していなかった。 ^{[17] [注2]} NuSTARの空間分解能とエネルギー分解能は、「ひとみ」の硬X線観測装置に類似している。^[17] XRISMの運用が開始されると、NuSTARとの共同観測が不可欠になると思われる。^[4]一方、軟X線と硬X線のバンド幅境界の科学的価値が注目されている。そのため、 XRISMの機器を部分的に硬X線観測ができるようにアップグレードするオプションが検討されている。 ^{[16] [17] [更新が必要]}

2017年には、ひとみを超える性能を持つ硬X線望遠鏡の提案が行われた。^[18] FORCE （相対論的宇宙と宇宙進化に焦点を当てる）宇宙望遠鏡は、ISASの次期競争的中型ミッションの候補である。選定されれば、FORCEは2020年代半ば以降に打ち上げられ、ATHENAとの同時観測を行うことを視野に入れている。^{[18] [4]}

ひとみミッションの早期終了を受けて、JAXAは2016年6月14日に衛星の再構築案を発表した。^[19] XARM事前プロジェクト準備チームは2016年10月に結成された。^[20]米国側では、2017年夏に策定が始まった。^[3] 2017年6月、ESAは機会ミッションとしてXARMに参加すると発表した。^[12]

XRISMは、軟X線エネルギー範囲を研究するための2つの機器、ResolveとXtendを搭載しています。衛星には、それぞれの機器用の望遠鏡、SXT-I（イメージング用軟X線望遠鏡）とSXT-S（分光計用軟X線望遠鏡）が搭載されています。^[5] 2つの望遠鏡の焦点距離は5.6メートル（18フィート）です。^[2]

リゾルブはNASAとゴダード宇宙飛行センターによって開発されたX線マイクロカロリメータである。^{[22]この装置は}ひとみの前身の装置の複製版である。ひとみのSXSの製造時に残った宇宙仕様のハードウェアを使用している。^[23]

XtendはX線CCDカメラである。XtendはHitomiのSXIのエネルギー分解能を向上させた。^[24]

JAXAは、2023年9月6日23時42分（UTC、日本時間9月7日8時42分）にH-IIAロケットを使用して、種子島宇宙センターからXRISMを打ち上げました。XRISMは同日、軌道への投入に成功し、付随する打ち上げペイロードSLIMは、数か月に及ぶ月への旅を開始しました。^[1]

リゾルブ装置の検出器の保護シャッターが開かなかった。これにより装置の作動は妨げられないが、エネルギーX線の観測に制限される。1800  eV以上、計画されていた300 eV。^{[25] [26]} Xtend上の同様のシャッターは正常に開いた。

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• XRISM公式サイト
• JAXAのX線撮像分光ミッション（XRISM）
• NASA ゴダード宇宙飛行センターの X 線イメージングおよび分光ミッション
• 瞳ちゃんの死を乗り越えて（日本語）