南極１．２ｍサブミリ波望遠鏡による大質量星形成過程の解明

• Project/Area Number: 13J01017
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Astronomy
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 今田 大皓 筑波大学, 数理物質科学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥3,600,000 (Direct Cost: ¥3,600,000); Fiscal Year 2015: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2014: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2013: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: 南極 / サブミリ波・THz波 / 広視野光学系

Outline of Annual Research Achievements

本研究では大質量星の形成過程の解明されていない部分のうち、巨大分子雲内で生じる高密度ガスから大質量星に進化する条件を明らかにするため、巨大分子雲を効率よく観測できる広視野望遠鏡を開発している。大質量星形成の解明には高密度領域の温度や密度、速度分布などを調べることが重要であり、そこをトレースできるサブミリ波・THz波の観測を計画している。今年度の研究は時間のかかると予想される光学設計の理論の整理と実際の計算手順をまとめるところからとりかかり、広視野の電波望遠鏡の設計・評価を優先して行なった。
検出器の各素子に対応するビームに対して準光学的な解析を行うのは現実的な時間では終わらず、得策ではない。そこで、昨年得られた、必ずしも自明ではなかった幾何光学による評価と準光学による評価の関係を実際の設計に応用するための手順をまとめた。その結果、実際に望遠鏡の広視野光学系を設計することができるようになり、さらに、幾何光学によって得られていた光学設計解を評価することもできるようになった。筑波大学と国立天文台の共同研究で得られていた設計解を評価したところ、観測に用いるのに十分な性能を有していることが明らかになった。この手法はビームの能率を計算コストの高い準光学的な解析に頼ることなく数%の精度で見積もることができ、これらの内容を学位論文としてまとめた。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Real-time point-diffraction interferometer and its analytical formulation (2015)
  • Author(s): Hiroaki Imada, Taro Matsuo, Kodai Yamamoto, and Masaru Kino
  • Journal Title: Applied Optics Volume: 54 Issue: 26 Pages: 7870-7878
  • DOI: 10.1364/ao.54.007870
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Measurement of complex amplitude with a point-diffraction interferometer (2015)
  • Author(s): Yamamoto Kodai, Taro Matsuo, Hiroaki Imada, and Masaru Kino
  • Journal Title: Applied Optics Volume: 54 Issue: 26 Pages: 7895-7903
  • DOI: 10.1364/ao.54.007895
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Large-scale CO (J = 4-3) mapping toward the Orion-A giant molecular cloud (2015)
  • Author(s): Shun Ishii, Masumichi Seta, Makoto Nagai, Yusuke Miyamoto, Naomasa Nakai, Taketo Nagasaki, Hitoshi Arai, Hiroaki Imada, Naoki Miyagawa, Hiroyuki Maezawa, Hideki Maehashi, Leonardo Bronfman, and Ricardo FINGER
  • Journal Title: Publication of Astronomical Society of Japan Volume: 68 (1) Issue: 1 Pages: 1-13
  • DOI: 10.1093/pasj/psv116
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Condition of Optical Systems Independent of frequency for Wide Field-of-View Radio Telescope (2015)
  • Author(s): Hiroaki Imada, Makoto Nagai, Masaru Kino, Masumichi Seta, Shun Ishii, Naomasa Nakai
  • Journal Title: IEEE TRANSACTION ON TERAHERTZ AND TECHNOLOGY Volume: 5 Issue: 1 Pages: 57-63
  • DOI: 10.1109/tthz.2014.2365680
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Design of wide-field Nasmyth optical system for a submillimeter camera (2015)
  • Author(s): Toshihiro Tsuzuki, Tom Nitta, Hiroaki Imada, Masumichi Seta, Naomasa Nakai, Shigeyuki Sekiguchi, Yutaro Sekimoto
  • Journal Title: Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems Volume: 1 Issue: 2 Pages: 025002-025002
  • DOI: 10.1117/1.jatis.1.2.025002
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Point-diffraction interferometer for radio telescopes (2016)
  • Author(s): Taishi Okumura, Hiroaki Imada, Makoto Nagai, Tom Nitta, Naomasa Nakai, Nario Kuno
  • Organizer: SPIE Astronomical Telescopes + Instrumentation
  • Place of Presentation: Edinburgh, UK
  • Year and Date: 2016-06-27
• [Presentation] 電波点回折干渉計 (I) (2016)
  • Author(s): 奥村 大志、今田 大皓、永井 誠、新田 冬夢、中井 直正、久野 成夫
  • Organizer: 日本天文学会2016年春季年会
  • Place of Presentation: 首都大学東京(東京都八王子市)
  • Year and Date: 2016-03-16
• [Presentation] 収差と開口能率の関係 (2015)
  • Author(s): 今田 大皓、永井 誠
  • Organizer: 日本天文学会
  • Place of Presentation: 甲南大学 (兵庫県神戸市)
  • Year and Date: 2015-09-10
• [Presentation] 幾何光学の応用による広視野電波望遠鏡の効率的な光学設計 (2015)
  • Author(s): 今田 大皓、永井 誠
  • Organizer: 日本天文学会
  • Place of Presentation: 甲南大学 (兵庫県神戸市)
  • Year and Date: 2015-09-10
• [Presentation] 一般のアンテナにおける実効開口面積と開口能率について (2015)
  • Author(s): 永井 誠、今田 大皓
  • Organizer: 日本天文学会
  • Place of Presentation: 甲南大学 (兵庫県神戸市)
  • Year and Date: 2015-09-10
• [Presentation] 南極 10 m テラヘルツ望遠鏡広視野光学系の基本設計 (2) (2015)
  • Author(s): 今田大皓, 中井直正, 久野成夫, 瀬田益道, 永井誠, 都築俊宏, 新田冬夢, 関本裕太郎, 北本翔子, 小林和貴, 朝倉健, ほか (南極天文コンソーシアム)
  • Organizer: 日本天文学会2015年春季年会
  • Place of Presentation: 大阪大学
  • Year and Date: 2015-03-18 – 2015-03-21
• [Presentation] 点回折干渉計に用いるピンホール付きビームスプリッタの電磁波解析 (2015)
  • Author(s): 今田大皓, 松尾太郎, 木野勝, 山本広大
  • Organizer: 日本天文学会2015年春季年会
  • Place of Presentation: 大阪大学
  • Year and Date: 2015-03-18 – 2015-03-21
• [Presentation] Optical Designs of a 10-m THz Telescope in Antarctica (2014)
  • Author(s): Hiroaki Imada, Toshihiro Tsuzuki, Tom Nitta, Makoto Nagai, Masumichi Seta, Naomasa Nakai, Shoko Kitamoto, Kazuyoshi Kobayashi, Ken Asakura
  • Organizer: 15th Workshop on Submillimeter-Wave Receiver Technologies in Eastern Asia
  • Place of Presentation: Hotel Kintetsu Aquavilla Ise-Shima (Japan)
  • Year and Date: 2014-12-15 – 2014-12-17
• [Presentation] Condition of Optical Systems Independent of Frequency for Wide Filed-of-View Radio Telescopes (2014)
  • Author(s): Hiroaki Imada, Nagai Makoto, Masumichi Seta, Masaru Kino, Shun Ishii, Naomasa Nakai
  • Organizer: 25th International Symposium on Space Terahertz Technology
  • Place of Presentation: National Research University Higher School of Economics (Russia)
  • Year and Date: 2014-04-27 – 2014-04-30
• [Presentation] 南極10mテラヘルツ望遠鏡広視野光学系の基本設計 (2014)
  • Author(s): 今田 大皓
  • Organizer: 日本天文学会2014年春季年会
  • Place of Presentation: 国際基督教大学(東京都三鷹市)
  • Year and Date: 2014-03-20
• [Presentation] 南極10mテラヘルツ望遠鏡開発の概要 (2013)
  • Author(s): 今田大皓
  • Organizer: 計測自動制御学会 システムインテグレーション部門
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場(兵庫県神戸市)
  • Year and Date: 2013-12-19