20-80keV

NeXT望遠鏡焦点面での
硬X線偏光観測
三原建広（理研）、林田清（阪大）、
郡司修一、門叶冬樹（山形大理）
NeXT焦点面での硬X線偏光観測
SGDによる偏光観測は別発表参照




非熱的放射の多くに偏光が期待される
硬X線偏光観測は未開拓の分野
20keV-80keVの硬X線領域で偏光検出感度最高の偏光計
は散乱型(Mh1/2でガス光電子追跡型の5倍以上）
二つの形式の散乱型偏光計をデザイン・検討した。
Be散乱体囲み型
直径4mm,長さ60mmのBeの
棒のまわりをCdTe検出器で
囲い、散乱方向を測定する
撮像型散乱偏光計
プラスチックシンチを散乱体＆コ
ンプトン反眺電子検出器とする。
18mm
詳しい資料はhttp://www.astro.isas.ac.jp/xjapan/group/nextwg/news/article/2003/0918/を参照のこと
偏光検出感度：Be囲み型 / 望遠鏡4台
（撮像型もほぼ点源に対しては同じ性能；20keV以下での感度は下がる）
HEAO-1 A4(13-80keV
よりフラックス推定
M=0.61
h=0.46
Kes75
100
SN1006(10’積分;多点観測）
A2256(中心1’角）
銀河団、SNR
は暗い！
SNRは1Ms観測
すれば偏光検
出できる
20-80keV
4HXT
BGD=1.0e-4
c/s/keV/cm2
10
10ks
100ks
BH,NS連星系の明るいも
のは10ks,暗いものでも
100ksの観測で2%の偏光
度を検出できる
1
1Ms
MDP
0.1
0.1
1
10
Flux (mCrab)
Minimum Detactable Polarization degree
100
1000
AGNの明るいものは
100ksの観測で数％
の偏光が検出できる
注）散乱体の直径、
高さをかえても偏光
検出感度はほとん
ど変わらない
今回新たに検討した方式：
１台の望遠鏡焦点面CdTeの上にBe散乱体を置く
Be散乱体 [4mmΦ、高さ10mm]
CdTe検出器中央に密着させて置く
•40keV X線が中心の２mmΦに入射した
場合のシュミレーション
•Beで散乱されたX線とBeを透過したX線
がCdTe検出器上で検出される。
20
15
CdTe検出器25mmx25mm
10
CdTeピクセル検出器
25mmx25mm,1mm厚,
ピクセルサイズ0.2or0.4mm
5
0
4mm<r<12mmのリングを30°毎の領域
に区切って散乱イベントのカウントを積分
6000
-5
-10
-15
4000
-20
-20
2000
Be散乱体
-15
-10
-5
0
X (mm)
0
0
90
180
(deg)
270
360
5
10
15
20
Be on CdTe シミュレーション結果
with PENELOPE
0.5
MはBe囲み型(M~0.5-0.6）
に比べて2-3割悪いだけ
0.1
hは効率：焦点面に来たX線のうちどの
くらいが偏光検出に利用されるか
hはBe囲み型(h ~0.40.7）に比べて1桁低い
0.4
0.3
0.2
0.15
0.1
0.05
0.01
10
Ex (keV)
100
Mh1/2はBe囲み型(Mh1/2
~0.4-0.7）に比べて1/5-1/4
10
Ex (keV)
100
Be入射X線のうち32%@10keV, 69%
@20keVは透過してCdTeに検出される
1
Beなので10keV程度ま
で感度あり
10
Ex (keV)
100
0.1
10
Ex (keV)
100
偏光検出感度：Be on CdTe型 / 望遠鏡1台
HEAO-1 A4(13-80keV
よりフラックス推定
銀河団、SNR
は無理
M=0.42
h=0.045
100
20-80keV
1HXT
BGD=1.0e-4
c/s/keV/cm2
10
10ks
100ks
1
1Ms
0.1
0.1
1
10
Flux (mCrab)
100
100mCrab のBH,NS連星系
を100ks観測して7%の偏
光度を検出できる。
1000
AGNの明るいものが10%以上
偏光していれば1Msの観測で
検出できる
望遠鏡１台のみをBe on CdTe方式にすると

偏光測定は点源に限定される


100ksの観測で100mCrabの天体に対して
MDP=6.8%、連星系ソースが主なターゲットになる


注）かに星雲以外の広がった硬X線源の表面輝度は低く、
もともと偏光観測対象としては難しい
Be囲い式/4台に比べてMh1/2,MDPで一桁近く悪い。
イメージング＆スペクトル観測に対する効率低下


点源に対する観測効率低下は17%@10keV,
8%@20keV（Beをのせていない３台分も考慮して）
広がったX線源に対しては最悪25%（残りの３台のみ使う
場合）
NeXT焦点面硬X線偏光計まとめ
Be囲み型撮像型
(非撮像モードの性能）
望遠鏡
M
h
MDP
(100ks,100mCrab,3σ）
撮像型
(非撮像モードの性能）
４台
４台
(HXIとの切り替え式）
(HXIとの切り替え式）
0.5-0.6
0.4-0.7
0.7%
0.55
0.4
0.8%
0.55
0.4
1.5%
0.42
0.045
6.8%
○
○
不要
必要
○
○
不要
不要
○
×
不要
不要
点源
○
diffuse
△ (要多点観測）
微動台
必要
切り替え台
必要
１台
Be on
CdTe
１台
スペクトルとイメージだけでいいですか？広がったソースは暗いですよ。

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