Last Modified: 08/05/2021 19:10:14

2021 立教大学集中講義、「宇宙放射線物理学」 -- X線天文学入門 --

海老沢 研 (宇宙航空研究開発機構・宇宙科学研究所, ebisawa AT isas.jaxa.jp)

授業の目標

大学3年までに学ぶ物理、数学の知識だけを前提に、天文学の知識が全くない学生でも、ブラックホールからのX線放射に代表されるような、宇宙で起きている様々な高エネルギー現象を大局的に理解できるようになる。天体からのX線放射メカニズムだけでなく、X線観測に必要な、人工衛星や観測装置の技術的な側面についても理解を深める。自然界における様々な定数や観測量を有効数字一桁で覚えておくことで、日常生活と比較して、宇宙のスケールについての感覚を養う。本講義が、今まで学んだ物理・数学の復習になるとともに、より高度な宇宙物理学を学ぶための準備となることを期待している。

授業の方法

zoomを用いて、リモートで実施します。"OneNote"を使って、スライドやネット上の情報を投影するだけでなく、教室で黒板(ホワイトボード)に板書するように、できるだけ手書きをします。その場で、できるだけ具体的な式の変形や計算を行う予定です。 講義終了後、OneNoteは公開します。
ひとコマ、100分を頂いていますが、講義は90分くらいで終えて、あとの10分間は、質問と各自がノートをまとめる時間とします。 積極的に質問してください。

今年度、東大天文教室で主にM1を対象に"High Energy Astrophysics" の講義を英語で行いました。 この講義はQuestions and Answer スタイルで、問題を提示してそれに解答していく形式でした。 立教での講義も、ほぼこの内容に沿って日本語で行う予定ですが、天文学を専攻としない大学院生や学部生も多いと思うので、 それを考慮して少々内容を修正します。

受講者の皆さんも、講義を受けながら手書きでノートをとり、計算を行うことを期待しています。 自分で手を動かさないと、理解が深まりません！ 使い慣れたノートと計算機を準備しておいてください。

評価

毎日、講義で学んだことをまとめたレポートを提出してください。Q and A スタイルの講義なので、問題とそれに対する答えが、そのままレポートになります。問題はコピペでも良いですが、解答はコピペ禁止です。自分の手書きで解いてください。スキャンまたは写真を撮って、PDFで提出してください。
第一回の公開セミナーのレポートも評価(加点)対象とします。発表資料(パワーポイント)を以下の通り公開していますので、それを参考にしてセミナーの内容を手短にまとめたレポートを作成してください。

講義予定と講義ノート

第1回(2021/07/20)　公開セミナー、"X線によるブラックホールの観測"

One Note (表示のみ可) 各回毎のPDFファイルも以下からリンクしています。

第2回(2021/08/02, 10:45-12:25) 自然界のスケール、基礎的な物理の復習(1)

第3回(2021/08/02, 13:25-15:05) 基礎的な物理の復習(2)

第4回(2021/08/02, 15:20-17:00) 天文学の基礎の基礎

第5回(2021/08/03, 10:45-12:25) ブラックホールについて

第6回(2021/08/03, 13:25-15:05) さらにブラックホールについて

第7回(2021/08/03, 15:20-17:00) 天球座標、季節と天体観測、人工衛星の姿勢について

第8回(2021/08/04, 10:45-12:25) 人工衛星の姿勢と四元数

第9回(2021/08/04, 13:25-15:05) 人工衛星と探査機の軌道、ラグランジュ点

第10回(2021/08/04, 15:20-17:00)高エネルギー天文学の観測装置

第11回(2021/08/05, 10:45-12:25) 高エネルギー天文衛星

第12回(2021/08/05, 13:25-15:05) X線放射機構 (1)

第13回(2021/08/05, 15:20-17:00) X線放射機構 (2)

第14回(2021/08/05, 17:10-18:50) 降着円盤からのX線放射

参考文献

  1. "Radiative Processes in Astrophysics", G. B. Rybicki, A. P. Lightman (Wiley)
  2. "High Energy Astrophysics", Katz, out of print ,but pdf is freely available
  3. "Handbook of X-ray astronomy", (Cambridge University Press)
  4. "High Energy Astrophysics", Longair (Cambridge University Press)
  5. "Black‐Hole Accretion Disks:Towards a New Paradigm", Kato, Fukue and Mineshge (Kyoto Univ. Press)
  6. シリーズ現代の天文学8、ブラックホールと高エネルギー現象（日本評論社）
  7. シリーズ現代の天文学17、宇宙の観測(3)、高エネルギー天文学（日本評論社）
  8. 「人工衛星の力学と制御ハンドブック―基礎理論から応用技術まで」 姿勢制御研究委員会