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X線分光撮像衛星XRISMX-Ray Imaging and Spectroscopy Mission

Formerly known as XARM (X線天文衛星代替機)

田代 信 (ISAS/JAXA, 埼玉大学) 前島弘則 (ISAS/JAXA)on behalf of XRISM project team

2018-09-13 田代 信 学術会議マスタープランシンポ@

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ASTRO-H “ひとみ” Launched on 17 Feb. 2016

2018-09-13 田代 信 学術会議マスタープランシンポ@

• 広帯域X線分光撮像衛星 (0.3 -- 600 keV) 超高分解能X線分光撮像 広視野X線撮像 硬X線撮像分光 高感度軟ガンマ線分光

• 2003 NeXT project• 2005~ ASTRO-H 計画開始• 2016.2.17 打ち上げ• 2016.3.26 通信不能• 2016.4.28 運用終了

初期観測• Perseus Cluster of galaxies• N132D• IGR J16318-4848• RX J1856.5-3754• G21.5-0.9• Crab

SXT-SSXT-IHXT

SXI (X線CCD) SXS（X線μカロリメータ）SGD (軟γ線検出器）HXI（硬X線撮像器）

EOB(伸展光学

ベンチ）

Hitomi/SXSがみた新しいX線分光の世界

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Scientific Outputs from Hitomi mission

PASJ HitomiSpecial issue

13 observation papers50+ related refereed papers after launch

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Perseus Cluster

The Quiescent Intracluster Medium in the Core of the Perseus Cluster A.Fabian Nature

Hitomi constraints on the 3.5 keV line in the Perseus galaxy cluster M. Markevitch ApJL

Solar abundance ratios of the iron-peak elements in the Perseus cluster H.Yamaguchi Nature

Measurements of resonant scattering in the Perseus cluster core with Hitomi SXS K.Sato PASJ

Atmospheric gas dynamics in the Perseus cluster observed with Hitomi Y.Ichinohe PASJ

Temperature structure in the Perseus cluster core observed with Hitomi S. Nakashima PASJ

Atomic data and spectral modeling constraints from high-resolution X-ray observations of the Perseus cluster with Hitomi

M.Sawada PASJ

NGC1275

Hitomi Observation of Radio Galaxy NGC 1275: The First X-ray Microcalorimeter Spectroscopy of Fe-K{alpha} Line Emission from an Active Galactic Nucleus

H.Noda PASJ

N132D

Hitomi Observations of the LMC SNR N132D: Highly Redshifted X-ray Emission from Iron Ejecta E.Miller PASJ

IGR J16318-4848

Glimpse of the highly obscured HMXB IGR J16318–4848 with Hitomi H.Nakajima PASJ

G21.5-0.9

Hitomi X-ray Observation of the Pulsar Wind Nebula G21.5$-$0.9 H.Uchida PASJ

Crab

Search for Thermal X-ray Features from the Crab nebula with Hitomi Soft X-ray Spectrometer M.Tsujimoto PASJ

Hitomi X-ray studies of Giant Radio Pulses from the Crab pulsar Y.Terada PASJ

「代替機」ミッション要求 (2017.4)

• 「ひとみ」がめざした超精密分光の早急な回復

– X線マイクロカロリメータによる分光撮像

– 補完する観測装置（早期に確実におこなうために保守的な選択）

• 同じ帯域を（実績のある）異なる形式の観測装置で観測

• より広い視野を観測

• 「ひとみ」がめざした広帯域分光→高宇連・将来計画ロードマップ

– 硬X線帯域は、当面、 NuSTAR がカバー

– HXI/SGD のサイエンスと技術は NuSTAR を凌駕するミッションとして 2020年代後半～2030年代に

実現 (ex. FORCE ).– Athena/Lynx 時代に独自のサイエンスを展開

Resolve (XMA – X-ray μ-calorimeter) + Xtend (XMA – X-ray CCD camera)

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※ XMA = X-ray Mirror Assembly、「ひとみ」のSXT に対応

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XRISM衛星の概要

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XRISM 搭載観測装置

Instrument FOV/pix ΔE (FWHM @6 keV)

Energy band

Resolve(XMA + X-ray microcalorimeter)

2.9’ □ /6 x 6 pix

7 eV(goal 5 eV)

0.3 – 12 keV

Xtend(XMA + X-ray CCD)

38’ □/1280 x 1280 pix

< 250 eV at EOL(< 200 eV at BOL)

0.4 – 13 keV

NuSTAR

Chandra

XMM

XARM

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Xtend

Resolve

Resolve w/ closed GV

Science Objectives

• 宇宙の構造形成と銀河団の進化---銀河団の構造形成– 銀河団における熱的エネルギーと非熱的エネルギーの分布と散逸過程を観測

– 銀河団の成長のようすを熱力学と動力学的の両面から直接観測

• 宇宙の物質循環の歴史---重元素の進化と輸送– 恒星や超新星爆発による元素合成から、星間空間・銀河間空間に至るさまざまな階

層の元素循環をトレース

– 宇宙の元素組成の進化を直接観測

• 宇宙のエネルギー輸送と循環

---高重力・電磁場・衝撃波中の物質/エネルギー輸送– 銀河と活動銀河核による物質とエネルギーフィードバックの機構を観測

– 銀河中心巨大ブラックホールと銀河の共進化に対する寄与を明らかにする

• 超高分解能X 線分光による新しいサイエンスの開拓---新世界へ– 画期的な分光性能による宇宙プラズマ精密観測にかかわる診断方法の開拓

– 鉄輝線・吸収線の重力赤方偏移の探査

– X 線天文学の新時代にふさわしい観測に取り組む

田代 信 学術会議マスタープランシンポ@ 8Hitomi collaboration, Nature, 2017

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Hitomi collaboration, Nature, 2016

XRISM team：開発と運用

Inte

grat

ed sy

stem

Bus

Gro

und

syst

em

Reso

lve

Xten

d MOT SMO

SOT

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Observers/collaborator

(Academia)

(citizens)

Agencies PMco-PM

i-M i-Ms (PM) Leader

Academia PIco-PI

i-PI i-PIs Leader

(engineering) PE i-SPI i-SPI Engineers chairs(DEs) team team Team Team team

accountability

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SMO: science management officeSOT: science operations team

初期成果創出 (PV phase)

田代 信 学術会議マスタープランシンポ@

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PV phaseまでの科学成果創出は、XRISM Science team全体で責任を負うScience Management Office (SMO)がそのマネージメントをする:

SMO には、３宇宙機関からの推薦メンバーを加える。

+ PVCS A + PVCS Z

PVTarget Team 1

PVTarget Team 2

PVTarget Team n

さらに、PV天体選定後に、

ターゲットチームが必要とする能力をもつメンバーを少数加える

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XRISM team

田代 信 学術会議マスタープランシンポ@ 112018-09-13

進捗と今後

2016

2017

2018

2019

2020s’ 打ち上げ & 初期観測

GO Program

XARM 提案運用終了教訓と対策

原因究明

Hitomi Failure

Hitomi Lessons Learned の共有X線天文衛星代替機の提案JAXA-NASA , ESA collaboration

インターフェース・総合試験・運用試験製造・試験

詳細設計フェーズ基本設計フェーズ

XARM team Japan kick off meeting 2017/12/26 @ ISAS

now

XARM/XRISM international team kick-off2018/5/19-20（@奈良女）

JAXA ミッション定義/システム要求JAXA pre-project開始 / NASA project開始NASA CDRAOs: Participating Scientistの募集

国際チーム結成SDRXRISMプロジェクト発足 (on July 1st, 2018)

2018-09-13 @ 田代 信 学術会議マスタープランシンポ 12

科学観測検討Science Team meeting (2018/10/1-3 @金沢大)

Aiming the new world in 2020swith

XRISM

2018-09-13 @ 田代 信 学術会議マスタープランシンポ 13