成功開發國產高解析度宇宙X射線望遠鏡
名古屋大學、東京大學、夏目光學株式會社、理化學研究所、名城大學等組成的研究團隊，成功融合天文學與放射光科學技術，開發出國產高解析度宇宙X射線望遠鏡。該望遠鏡在大型放射光設施SPring-8的長尺光束線BL29XUL上進行性能評估，實現了FWHM 0.7秒角、HPD 14秒角的高解析度。此成果預計將成為超小型衛星和小型行星探測器等小型飛行器實現高解析度宇宙X射線觀測的關鍵基礎技術。
📋 文章處理履歷
- 📰 發表: 2026年4月9日 02:36
- 🔍 收集: 2026年4月8日 18:00
- 🤖 AI分析完成: 2026年4月18日 16:35（收集後238小時35分鐘）
名古屋大學
東京大學
夏目光學株式會社
理化學研究所
名城大學
【本研究的重點】
-
融合天文學領域與放射光科學領域的技術，成功開發並實證了國產高解析度宇宙X射線望遠鏡注1）的性能。
-
利用大型放射光設施SPring-8注2）約1公里長的長尺光束線，建構了高亮度且外觀上幾乎為點光源的X射線評估系統HBX-KLAEES注3）。
-
性能評估結果顯示，達成了FWHM注4） 0.7秒角注5）、HPD注6） 14秒角的高解析度。
-
開發的望遠鏡已搭載於太陽閃焰觀測火箭FOXSI-4並成功發射，未來有望成為超小型衛星和小型行星探測器等小型飛行器進行高解析度宇宙X射線觀測的基礎技術。
【研究概要】
名古屋大學大學院理學研究科講師三石郁之、博士前期課程學生藤井隆登（研究當時）、博士後期課程學生作田皓基（研究當時，現東北大學大學院理學研究科博士）、博士後期課程學生安福千貴、博士後期課程學生吉田有佑、博士前期課程學生吉原諒、東京大學先端科學技術研究中心教授三村秀和、夏目光學株式會社常務董事橋爪寬和、名城大學理工學部副教授宮田喜久子，以及理化學研究所放射光科學研究中心團隊負責人香村芳樹等組成的研究團隊，成功融合天文學領域與放射光科學領域的技術，開發出國產高解析度宇宙X射線望遠鏡。
本研究中，天文學領域負責光學設計、反射鏡支撐機構的設計與黏合實裝等宇宙實裝技術；放射光科學領域則負責透過超精密電鑄法製作X射線反射鏡，並利用SPring-8的長尺光束線建構高亮度無限遠點光源模擬評估系統（HBX-KLAEES）。結合這些技術進行性能評估的結果，達成了FWHM 0.7秒角、HPD 14秒角的高解析度。
開發的望遠鏡已搭載於日美共同太陽閃焰觀測火箭FOXSI-4並成功發射。此成果預計將成為超小型衛星和小型行星探測器等小型飛行器實現高解析度宇宙X射線觀測的重要基礎技術。
本研究成果於2026年4月7日（日本時間）刊登於天文學領域的國際學術期刊「Publications of the Astronomical Society of the Pacific」。
【研究背景】
宇宙中，太陽閃焰、黑洞周圍、超新星爆發和星系團碰撞等，物質劇烈加熱、加速的高能量現象屢見不鮮。這些現象會產生數百萬至數億度的高溫電漿和具有相對論能量的粒子，並因此放射出X射線。因此，宇宙X射線觀測是直接捕捉超高溫、超強磁場、超高密度、超強重力等極端環境下宇宙劇變的重要手段。然而，來自宇宙的X射線會被地球大氣層吸收，因此無法從地面直接觀測。為此，X射線觀測必須透過人造衛星或觀測火箭等飛行器進行宇宙觀測。
X射線天文學中，望遠鏡主要需要兩種性能：一是高效收集來自天體的微弱X射線的高集光力，二是精確識別天體結構的高解析度。然而，X射線不像可見光那樣能被普通鏡子反射，只能在極淺的角度下反射，因此X射線望遠鏡需要具有奈米級形狀精度的特殊反射鏡。特別是為了實現高解析度，反射鏡的形狀精度至關重要，而製作這種高精度反射鏡並在保持其性能的同時，將其作為能承受宇宙環境的望遠鏡實裝，是一項極其困難的技術挑戰。實際上，高解析度宇宙X射線望遠鏡的開發此前主要由歐美研究機構主導。因此，在日本X射線天文學領域實現國產高解析度宇宙X射線望遠鏡，一直是多年來的重要挑戰之一。
【研究成果】
本研究透過融合天文學領域與放射光科學領域的技術，致力於開發國產高解析度宇宙X射線望遠鏡。天文學領域除了負責宇宙觀測所需的光學設計外，還負責反射鏡支撐機構的設計和黏合實裝等宇宙實裝技術。另一方面，放射光科學領域則透過放射光X射線光學研究中培養的超精密電鑄技術製作X射線反射鏡，並利用SPring-8的長尺光束線建構了高亮度無限遠點光源模擬評估系統HBX-KLAEES（High-Brilliance X-ray Kilometer-long Large-Area Expanded-beam Evaluation System）。HBX-KLAEES是為精確評估X射線望遠鏡性能而開發的評估系統，它利用高亮度X射線模擬宇宙中的無限遠天體。
完成的望遠鏡（參見圖1）的性能評估，利用了大型放射光設施SPring-8約1公里長的長尺光束線BL29XUL（參見圖2）所建構的HBX-KLAEES（參見圖3）。該系統透過將約10 µm的微小X射線光源放置在約900 m遠的位置，同時實現了接近來自天體的X射線的極小發散角，以及外觀上幾乎為點光源的光源尺寸。此外，利用SPring-8的高亮度放射光，使得能夠在廣闊的動態範圍內精確測量PSF注7），從望遠鏡圖像中心銳利的結構到廣泛的散射成分。這種利用高亮度硬X射線模擬無限遠天體並精確評估高解析度X射線望遠鏡性能的實驗系統，在全球範圍內尚無先例，HBX-KLAEES已成為為宇宙X射線光學系統性能評估而開發的獨特研究基礎。
【成果的意義】
利用此評估系統進行X射線性能評估的結果，本望遠鏡達成了FWHM 0.7秒角、HPD 14秒角的高解析度（參見圖4）。此外，在反射鏡單體的局部點掃描測量中，確認到低於10秒角的解析度，顯示反射鏡本身具有非常高的光學性能。在維持此高光學性能的同時，成功將反射鏡黏合實裝到支撐機構中並組裝成望遠鏡，實現了作為宇宙觀測儀器所需的結構穩定性與光學性能的兼顧。這顯示了國產宇宙X射線望遠鏡的極高性能，可比喻為能夠識別約1公里外數毫米大小物體的敏銳視力。
本研究中開發的望遠鏡已搭載於日美共同太陽閃焰觀測火箭Focusing Optics X-ray Solar Imager 4號機（FOXSI-4）並成功發射。此成果透過融合天文學與放射光科學這兩個不同領域的技術，實現了國產高解析度宇宙X射線望遠鏡，未來有望成為超小型衛星和小型行星探測器等小型飛行器實現高解析度宇宙X射線觀測的重要基礎技術。
本研究獲得名古屋大學全學技術中心的技術支援，以及日本學術振興會（JSPS）科學研究費助成事業（JP20K20920、JP21KK0052、JP22H00134、JP22K18274、JP23H00156）、宇宙航空研究開發機構（JAXA）宇宙科學研究所小規模計畫、科學技術振興機構（JST）次世代研究者挑戰研究計畫（JPMJSP2125）、東海國立大學機構「創造新標準次世代研究事業」、公益財團法人岩垂獎學會和服部國際獎學財團的支援。
【術語解釋】
注1）X射線望遠鏡:
收集來自宇宙的X射線以形成天體影像的望遠鏡。由於X射線無法被普通鏡子反射，因此使用在極淺角度下反射的特殊反射鏡進行觀測。
注2）SPring-8:
位於兵庫縣的世界頂級大型放射光設施。利用電子高速加速產生的高亮度X射線（放射光），進行物質科學和生命科學等廣泛研究。
注3）HBX-KLAEES:
利用SPring-8約1公里長的BL29XUL光束線建構的X射線望遠鏡評估系統。它能在地面重現來自宇宙遠方天體的幾乎平行硬X射線，並高精度測量望遠鏡的性能。
注4）FWHM （Full Width at Half Maximum：半高全寬）:
評估X射線望遠鏡解析度的代表性指標之一。表示PSF中心銳利度的指標，顯示望遠鏡能識別多精細的結構。
注5）秒角 （arcsec）:
天文學中使用的角度單位。相當於1度的3600分之一的極小角度，用於表示望遠鏡的解析度。例如，1秒角相當於識別1公里外約5毫米物體的角度。
注6）HPD （Half Power Diameter：半功率直徑）:
評估X射線望遠鏡解析度的代表性指標之一。表示影像中50%的X射線所包含的圓形直徑，不僅包含中心附近的銳利度，也包含外部散射成分的貢獻，因此也用於評估點源天體和擴展天體的觀測性能。
注7）PSF （Point Spread Function：點擴散函數）:
望遠鏡觀測點狀光源時所獲得影像的擴散分佈。
【相關連結】
◆高解析度宇宙X射線反射鏡開發的新聞稿：
https://www.nagoya-u.ac.jp/researchinfo/result/upload_images/20231214_sci.pdf
◆FOXSI-4搭載宇宙X射線望遠鏡開發的新聞稿：
https://www.nagoya-u.ac.jp/researchinfo/result/upload_images/20240410_sci.pdf
◆太陽X射線研究團隊FOXSI的網站：
◆明尼蘇達大學FOXSI的網站 (英文)：
【論文資訊】
期刊名稱：Publications of the Astronomical Society of the Pacific
論文標題：Development of Electroformed X-ray Optics Bridging Synchrotron Radiation Technology and Space Astronomy
作者：Ryuto Fujii（名古屋大學）, Koki Sakuta（名古屋大學）, Kazuki Ampuku（名古屋大學）, Yusuke Yoshida（名古屋大學）, Makoto Yoshihara（名古屋大學）, Ayumu Takigawa（名古屋大學）, Keitoku Yoshihira（名古屋大學）, Tetsuo Kano（名古屋大學）, Naoki Ishida（名古屋大學）, Noriyuki Narukage（國立天文台）, Keisuke Tamura（NASA戈達德太空飛行中心 / 馬里蘭大學）, Kikuko Miyata（名城大學）, Gota Yamaguchi（理化學研究所）, Hidekazu Takano（理化學研究所）, Yoshiki Kohmura（理化學研究所）, Shutaro Mohri（東京大學）, Takehiro Kume（夏目光學株式會社）, Yusuke Matsuzawa（夏目光學株式會社）, Yoichi Imamura（夏目光學株式會社）, Takahiro Saito（夏目光學株式會社）, Kentaro Hiraguri（夏目光學株式會社）, Hirokazu Hashizume（夏目光學株式會社）, Hidekazu Mimura（東京大學 / 理化學研究所）, and Ikuyuki Mitsuishi（名古屋大學）*
(*為責任作者)
DOI: 10.1088/1538-3873/ae3b74
【研究者聯絡方式】
夏目光學株式會社
常務董事 橋爪 寬和（Hashizume Hirokazu）
電話：0265-27-5171 傳真：0265-27-6171
電子郵件：hirokazu.hashizume@natsume-optics.co.jp
【媒體聯絡方式】
夏目光學株式會社
專務董事 本田 英則（Honda Hidenori）
電話：0265-22-2435 傳真：0265-22-2467
電子郵件：hidenori.honda@natsume-optics.co.jp