X線の観測装置を開発しブラックホールの謎に迫る

理学部物理学科 山田 真也 准教授

2022/07/07

研究活動と教授陣

OVERVIEW

宇宙X線観測衛星の開発、X線観測装置の開発、およびそれを用いた高エネルギー宇宙物理学の研究に取り組んでいます。

多くの銀河の中心には巨大なブラックホールが存在しています。ブラックホールの周辺には、飲み込まれつつある物質が渦を巻いて円盤状になっています。そこでは、温度が1億〜10億℃という超高温になっており、水素やヘリウムだけでなく、鉄やアルミといった金属も全てガス状のプラズマとして存在しています。そしてブラックホールに落ち込む瞬間、断末魔のようにエネルギーを解放し、強力電磁波であるX線を放射するのです。そのX線を観測することが、ブラックホールの成り立ちや構造を明らかにする手掛かりになると考えています。

ブラックホールのイメージ 提供:NASA

実験時のTESの外観写真

宇宙から飛来するX線は地球の大気に吸収され、地表には届きません。そのおかげで生物はX線が及ぼすダメージから守られているのですが、そのX線を観測するには、観測装置を人工衛星に搭載し、大気圏外まで運ぶ必要があります。私は現在、JAXAが主導しているX線分光撮像衛星「XRISMクリズム」プロジェクトに参画し、精密X線分光撮像装置の開発を担当しています。次世代の精密X線分光観測に向けた「超伝導転移端検出器(TES:Transition Edge Sensors)」の開発にも取り組んでいます。大気圏外での使用を前提に開発を進めてきましたが、地上でも優れた性能を発揮することから、さまざまな応用が可能です。近年では、素粒子の一種であるミュオンの原子形成過程の解明に寄与するなど、極小の世界を扱う原子核研究の分野でも成果を上げました。また、TESは精密な分光により微量元素の検出が行えるため、レアアースの埋蔵量調査の共同研究が進んでいます。さらに超伝導の技術は量子コンピュータへの応用が期待されています。いずれもすぐに実現できるものではありませんが、5年、10年先の社会に貢献できればという気持ちで研究を続けています。

プロフィール

PROFILE

山田 真也

理学部物理学科 准教授

2006年東京大学理学部物理学科卒業、2011年同大学大学院理学系研究科物理学専攻博士課程修了。理化学研究所基礎科学特別研究員、首都大学東京理学部物理学科宇宙物理実験室助教を経て、2020年より現職。

CATEGORY

このカテゴリの他の記事を見る

研究活動と教授陣

2022/09/20

睡眠やメンタルヘルスに深く関わる「生体リズム」

コミュニティ福祉学部 石渡 貴之教授

お使いのブラウザ「Internet Explorer」は閲覧推奨環境ではありません。
ウェブサイトが正しく表示されない、動作しない等の現象が起こる場合がありますのであらかじめご了承ください。
ChromeまたはEdgeブラウザのご利用をおすすめいたします。