The XIS is an X-ray Imaging Spectrometer system, consisting of state-of-the-art charge-coupled devices (CCDs) optimized for X-ray detection, camera bodies, and control electronics. Four sets of XIS sensors are placed at the focal planes of the grazing-incidence, nested thin-foil mirrors (XRT: X-Ray Telescope) onboard the Suzaku satellite. Three of the XIS sensors have front-illuminated CCDs, while the other has a back-illuminated CCD. Coupled with the XRT, the energy range of 0.2–12 keV with energy resolution of 130 eV at 5.9 keV, and a field of view of $18^\prime \times 18^\prime$ are realized. Since the Suzaku launch on 2005 July 10, the XIS has been functioning well.

High-sensitivity wide-band X-ray spectroscopy is the key feature of the Suzaku X-ray observatory, launched on 2005 July 10. This paper summarizes the spacecraft, in-orbit performance, operations, and data processing that are related to observations. The scientific instruments, the high-throughput X-ray telescopes, X-ray CCD cameras, non-imaging hard X-ray detector are also described.

HIGH-ENERGY cosmic rays (relativistic heavy nuclei) play an important role in heating interstellar matter in the Milky Way1,2, and they affect chemical abundances through collisions with atoms in the interstellar gas2. Although it has long been thought that these cosmic rays arise from supernovae3,4, direct evidence for such an association has been lacking. Here we report X-ray observations of the remnant of supernova 1006, made by the ASCA satellite, which indicate that emission from the edges of the remnant shell is dominated by radiation from electrons accelerated to energies of ~ 100 TeV within the shock front. Ions in the shell are likely to have been accelerated to similar energies, thus giving rise to very-high-energy cosmic rays.

Recent detections of the starburst galaxies M82 and NGC 253 by gamma-ray telescopes suggest that galaxies rapidly forming massive stars are more luminous at gamma-ray energies compared to their quiescent relatives. Building upon those results, we examine a sample of 69 dwarf, spiral, and luminous and ultraluminous infrared galaxies at photon energies 0.1–100 GeV using 3 years of data collected by the Large Area Telescope (LAT) on the Fermi Gamma-ray Space Telescope (Fermi). Measured fluxes from significantly detected sources and flux upper limits for the remaining galaxies are used to explore the physics of cosmic rays in galaxies. We find further evidence for quasi-linear scaling relations between gamma-ray luminosity and both radio continuum luminosity and total infrared luminosity which apply both to quiescent galaxies of the Local Group and low-redshift starburst galaxies (conservative P-values ≲ 0.05 accounting for statistical and systematic uncertainties). The normalizations of these scaling relations correspond to luminosity ratios of log (L0.1–100 GeV/L1.4 GHz) = 1.7 ± 0.1(statistical) ± 0.2(dispersion) and log (L0.1–100 GeV/L8–1000 μm) = −4.3 ± 0.1(statistical) ± 0.2(dispersion) for a galaxy with a star formation rate of 1 M☉ yr−1, assuming a Chabrier initial mass function. Using the relationship between infrared luminosity and gamma-ray luminosity, the collective intensity of unresolved star-forming galaxies at redshifts 0 < z < 2.5 above 0.1 GeV is estimated to be 0.4–2.4 × 10−6 ph cm−2 s−1 sr−1 (4%–23% of the intensity of the isotropic diffuse component measured with the LAT). We anticipate that ∼10 galaxies could be detected by their cosmic-ray-induced gamma-ray emission during a 10 year Fermi mission.

The origin of Galactic cosmic rays is a century-long puzzle. Indirect evidence points to their acceleration by supernova shockwaves, but we know little of their escape from the shock and their evolution through the turbulent medium surrounding massive stars. Gamma rays can probe their spreading through the ambient gas and radiation fields. The Fermi Large Area Telescope (LAT) has observed the star-forming region of Cygnus X. The 1- to 100-gigaelectronvolt images reveal a 50-parsec-wide cocoon of freshly accelerated cosmic rays that flood the cavities carved by the stellar winds and ionization fronts from young stellar clusters. It provides an example to study the youth of cosmic rays in a superbubble environment before they merge into the older Galactic population.

Xtend is one of the two telescopes onboard the X-ray imaging and spectroscopy mission (XRISM), which was launched on September 7th, 2023. Xtend comprises the Soft X-ray Imager (SXI), an X-ray CCD camera, and the X-ray Mirror Assembly (XMA), a thin-foil-nested conically approximated Wolter-I optics. A large field of view of 38′ × 38′ over the energy range from 0.4 to 13 keV is realized by the combination of the SXI and XMA with a focal length of 5.6 m. The SXI employs four P-channel, back-illuminated type CCDs with a thick depletion layer of 200 μm. The four CCD chips are arranged in a 2×2 grid and cooled down to −110°C with a single-stage Stirling cooler. Before the launch of XRISM, we conducted a month-long spacecraft thermal vacuum test. The performance verification of the SXI was successfully carried out in a course of multiple thermal cycles of the spacecraft. About a month after the launch of XRISM, the SXI was carefully activated and the soundness of its functionality was checked by a step-by-step process. Commissioning observations followed the initial operation. We here present pre- and post-launch results verifying the Xtend performance. All the in-orbit performances are consistent with those measured on ground and satisfy the mission requirement. Extensive calibration studies are ongoing.

XRISM (X-ray Imaging and Spectroscopy Mission) is an X-ray astronomy satellite developed in collaboration with JAXA, NASA and ESA. It successfully launched on Sept. 7, 2023. Two complementary X-ray telescopes, Resolve and Xtend are on-board XRISM. Resolve uses the pixelized X-ray micro calorimeter developed by NASA/GSFC and has very high energy resolution of 5 eV. On the other hand, Xtend uses an X-ray CCD camera as its focal plane detector which has high spatial resolution and a wide field of view. We evaluated the performance of the X-ray Mirror Assembly (XMA) for Xtend using data observed during the commissioning and PV phases of XRISM. To verify the imaging performance, the Point Spread Functions (PSF) generated from the observations of NGC 4151 and PDS 456 were compared with the ground-calibration results. The results show that the imaging performance of Xtend-XMA is not significantly different from that of the ground calibration, and that it meet the requirement. The effective area was verified by comparing the results of simultaneous observations of 3C 273 by XRISM and four X-ray astronomy satellites (Chandra, XMM-Newton, NuSTAR, and Swift). The results of the fitting of the X-ray spectrum of Xtend show no significant difference from the results of other satellites, suggesting the effective area used for fitting is correct. The on-axis position on the detector was estimated from the intensity of the Abell 2029 observations at four off-axis angles. The on-axis is about 40 arcsec away from the aim point, and the decrease in effective area at the aim point is less than 1%. Stray light observations of the Crab Nebula at 60 arcmin off-axis were obtained at two different satellite roll angles. The stray light intensity obtained at each roll angle was significantly different, verifying the dependence of the stray light on the roll angle.

Ferroelectric nematic liquid crystals (NFLCs) are promising electronic materials owing to their giant permittivity, polarization, and nonlinear optical coefficients. Although it is difficult to polymer-stabilize the NFLC orientation state due to their low affinity to polymers, in this study, we have succeeded in stabilizing the orientation into a blue phase (BP) three-dimensional structure by using BP polymer networks. This BP polymer-templated NFLC retains their ferroelectric properties and stabilizes with macroscopically canceled polarization due to the BP structure. The large polarization and dielectric constant of the NFLCs resulted in a large electro-optical Kerr effect. In addition, Curie point was observed in the BP polymer-templated NFLC, indicating the existence of multiple kinetic modes in the NFLCs themselves. This breakthrough expands the range of applications for both BPs and NFLCs.