X線カメラで未知の宇宙を見る

X線カメラと身近なものとの共通点は？

「スマートフォンのカメラ」「太陽電池」「天文衛星に搭載するX線を観測するカメラ」は、どれも基本原理は同じです。半導体を使い、集めた光を電気信号に変えています。スマートフォンのカメラと太陽電池は目に見える可視光を、X線カメラは目に見えないＸ線を捉えることが可能です。違いは半導体の厚みです。X線は人間の体を突き抜けるほど貫通力が強いので、X線カメラでは可視光用と比べて半導体を10倍以上分厚くしています。

宇宙のX線を観測する

2022年度に打ち上げ予定のＸ線天文衛星XRISM（クリズム）には、新開発のX線CCDカメラが搭載されています。従来のX線CCDカメラよりも視野が広いため、満月よりも広い範囲を一気に観測できます。衛星のカメラは一度打ち上げると修理できないので、不具合などを想定して対策を用意することも重要です。例えばCCDは、宇宙の放射線を浴び続けると劣化します。CCDの中ではX線を捉えることで発生した電荷をバケツリレーのように運んでいますが、CCDが劣化すると進路上にランダムに穴が空き、電荷をこぼしやすくなるのです。これは自然現象なので防ぐことはできませんが、空いた穴に出会う確率を下げるような手法が開発されました。

誰も見たことのない宇宙を見る

XRISMは、X線CCDカメラとカロリメータという観測装置を搭載して、星が爆発した後の様子を観測します。星の中で作られた元素の種類や飛び散った方向を調べ、どのような星がどのように爆発したのかという現代宇宙物理学の最大の謎の一つに迫ります。X線CCDカメラは視野が広くとてもいい目を持っており、カロリメータはＸ線の色をこれまでになく鮮やかに捉えます。これらを組み合わせることで、誰も見たことのない宇宙の姿を観測できるのです。
これらの観測装置の技術は、天文学だけでなく、放射線計測・放射線医療・超高感度カメラ開発などの分野でも使われています。また、次世代衛星のためのＸ線CMOSカメラの開発もおこなわれています。

参考資料

XRISM　X線分光撮像衛星│JAXA 宇宙科学研究所

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先生情報 / 大学情報

宮崎大学工学部工学科応用物理工学プログラム教授森浩二先生

興味が湧いてきたら、この学問がオススメ！

Ｘ線天文学、宇宙物理学

先生が目指すSDGs

メッセージ

「夢中になれるものを探してみよう」と、アドバイスされたことはありませんか。しかし、一生懸命探しても、なかなか見つからないこともあるでしょう。そんなときは、あなたが少しでも「楽しい」と感じたものから始めてみましょう。もし、取り組んでみて違うようであれば、それはリリースして次の楽しさを探してみてもいいと思います。実際に見てみるまでは、宇宙にこれほどＸ線で輝く天体があるとは誰も想像もしていませんでした。あなたの中にも、やってみて初めて知る意外なあなたがいるかもしれません。

先生への質問

先生の学問へのきっかけは？
先輩たちはどんな仕事に携わっているの？

宮崎大学に関心を持ったあなたは

宮崎大学は、「世界を視野に、地域から始めよう」のスローガンのもと、人的・知的・物的資源を共有し、機能を相補します。(1)　教養教育の一層の充実と質的向上、(2)　教育・研究基盤の強化、(3)　学際領域の教育・研究の強化と創出、(4)　地域および国際社会への貢献、を具体的な目標として、21世紀を展望しつつ、知の創造の殿堂として、活気に溢れ、魅力に満ちた学風と輝くキャンパスを築きます。また、地域と連携して宮崎の文化と風格を高めることを目指しています。