ROSAT 衛星による X 線プラネタリウムの基礎開発 P03086 西尾 光史、指導教官:久保田あや 2008 年 1 月 25 日 1 背景と目的 X 線は可視光の 1000-1 万倍も高いエネルギーの電磁波で あり、ブラックホールや超新星残骸、銀河団などの高温・高 エネルギーの天体を起源としている。近年、 XMM-Newton や ROSAT、すざくなどの X 線天体観測衛星が次々と登場 し、より鮮明なそれらの天体の映像を得られるようになっ た。そこで本総合研究ではこの映像データを用い、普段見 かける一般的な可視光のプラネタリムのような X 線デジタ ルプラネタリウムを開発する。今回はその X 線プラネタリ ウムに用いる画像を ROSAT 衛星による全天サーベイ観測 によって得た映像データをプラネタリウム投影用のフォー マットでつなげるプログラムを作り、実際にプラネタリウ ムに投影することを目指し、研究を進めた。 2 ROSAT 衛星 2.1 概要 ROSAT(ROentgen SATellite)[1][2] 衛星は、 1990 年 6 月 1 日にアメリカより打ち上げられ、1999 年 2 月 12 日に役 目を終えた X 線観測衛星である。設計、運用はドイツで行 われた。動力は 3 枚のソーラーパネルと充電式バッテリー により供給された。ROSAT には焦点面に PSPC(Position Sensitive Proportional Counter :位置検出型比例計数管)[3] と HRI(High Resolution Imager) が搭載されており、X 線 望遠鏡である XMA(X-ray Mirror Assembly) と組み合わせ て用いられた [4]。 ROSAT は 1994 年 9 月 11 日まで PSPC による全天サーベイを行っており、X 線プラネタリウム作 成のために最適の公開データがそろっている。 2.2 PSPC による全天サーベイ PSPC はマックスプランク研究所により開発されたマル チワイヤー比例計数器である。これらの検知器は、適度な エネルギー分解能 ( ΔE/E =0.43(E/0.93) -0.5 )、2 度以 上の直径視野の高空間分解能 (1keV で 25 秒角) と、130 マ イクロ秒までの相対的な時間分解能を提供する。PSPC の エネルギーバンドは 0.1-2.4keV で、全天サーベイのデー タは 0.1-0.4keV、0.4-0.9keV と 0.9-2.4keV の 3 バンドに 分かれて記録された。 ROSAT の全天調査により得られた全天マップは幅 6.4 度× 6.4 度ごとの 1378 の RASS フィールドに分けられ隣同 士の視野は最低 0.23 度の重なりを持っている [5][6]。デー タは前述の 3 つのエネルギーバンド毎にそれぞれ 1378 個 の fits[7] というフォーマットで作成されたファイルがあり、 ROSAT サイエンスアーカイブ 1 より、前述の 1378 × 3 個 の fits 形式全天サーベイデータを取得する。 3 開発 ROSAT サイエンスアーカイブより 1378 個の全天サー ベイデータを 3 つのエネルギーバンドに付いて取得し、 Hammer-Aitoff 投影 (AIT) などのプラネタリウム投影用 の形式に従ってそれぞれのバントについて全天の X 線画 像を作成するプログラムを C 言語で作成する (§3.1)。各バ ンドの画像について画質を良くするための画像処理を施し (§3.2)、これらを合成してカラー画像を得る (§3.3)。 3.1 全天の X 線画像の作成 FITS ファイルを読み書きするためのサブルーチン・ラ イブラリである CFITSIO 2 と座標変換をインプリメントし たルーチン集である WCSLIB 3 を用い、全天の X 線画像を 作成するためのプログラムを作成した。図 1 がその実行結 果である。 図 1: 1378 枚の画像をつなぎ合わせた画像 (AIT) 1 http://www.xray.mpe.mpg.de/rosat/archive/rra/ddp/s/ 2 http://heasarc.nasa.gov/lheasoft/fitsio/fitsio/html 3 http://www.atnf.csiro.au/people/mcalabre/WCS/ 1