Origin of extragalactic background light through multiwavelength observations

• Project/Area Number: 19J00468
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Review Section: Basic Section 16010:Astronomy-related
• Research Institution: Kanazawa University
• Principal Investigator: 佐野 圭 金沢大学, 理工研究域数物科学系, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2019-04-25 – 2022-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2020: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2019: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: 光赤外線天文学 / 宇宙背景放射 / 惑星間塵 / 観測ロケット実験 / 天文衛星 / 金属鏡 / 光学系 / 熱構造 / 活動銀河核 / ガンマ線バースト / 光学設計 / 小型衛星 / ロケット実験

Outline of Research at the Start

これまでの研究によると、天の川銀河の外から来るあらゆる光の足し合わせである宇宙背景放射には、可視光から近赤外線の波長域において通常の銀河では説明できない謎の放射成分が含まれる可能性が高い。本研究では、その起源を解明するために、宇宙背景放射の空間的なゆらぎを観測する方法と、宇宙背景放射によるガンマ線スペクトルの減衰を観測する方法を組み合わせる。前者はガンマ線バースト観測用の小型衛星計画HiZ-GUNDAMに搭載される可視光近赤外線望遠鏡による広い視野の観測により実現する。後者は様々な赤方偏移、様々なエネルギー帯域で観測されたガンマ線スペクトルと宇宙背景放射のモデルを比較することにより達成する。

Outline of Annual Research Achievements

2021年度に予定している宇宙赤外線背景放射観測ロケット実験CIBER-2の第一回観測に向けて、地上での測光校正試験の準備を進めた。高い精度で校正を行うために、可視光用標準光源や近赤外線用黒体炉の安定性を調査するとともに、使用する積分球から放射される面光源の一様性を測定した。
小型天文衛星HiZ-GUNDAMに搭載される近赤外線望遠鏡の試験用モデルの開発を進めた。2021年度からの製作に向け、シミュレーションにより、光学系および構体の熱構造を設計した。また、アルミニウム製望遠鏡に蒸着するのに適当な金属膜を調査するために、試験用アルミニウム基板を製作し、それぞれに金、銀等の蒸着および二酸化ケイ素保護膜の蒸着を行った。それらを異なる湿度環境に保管し、定期的に反射率を測定することにより、反射率の時間変化を調査した。約6ヶ月間の測定の結果、高湿度環境に保管した基板では、反射率が数パーセント低下することが観測されたが、低湿度環境に保管した基板では、初期の反射率が維持された。このことから、反射率を維持するためには、望遠鏡の保管環境が重要であることが示唆される。
宇宙背景放射探査機COBEに搭載された赤外線観測装置DIRBEのデータを詳細に解析することにより、これまで見逃されていた等方的な惑星間塵の成分を見出した。また、その成分を考慮して導出した近赤外線における宇宙背景放射は、通常の銀河を足し合わせた光より大きいため、通常銀河に加えて未知の天体が存在する可能性が高まった。
宇宙背景放射の超過成分に寄与する天体の候補であるFaint Compact Objectsの特性を調べるために、ハッブル宇宙望遠鏡によって取得された可視光から近赤外線における画像データを解析し、明るさの時間変化を調査した。ソフトウェアを用いて測光方法を検証、改善した結果、明るさの時間変動が示唆された。

Research Progress Status

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] ロチェスター工科大学/カリフォルニア工科大学(米国)
• [Int'l Joint Research] カリフォルニア工科大学/ロチェスター工科大学(米国)
• [Journal Article] The Isotropic Interplanetary Dust Cloud and Near-infrared Extragalactic Background Light Observed with COBE/DIRBE (2020)
  • Author(s): Sano K.、Matsuura S.、Yomo K.、Takahashi A.
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 901 Issue: 2 Pages: 112-112
  • DOI: 10.3847/1538-4357/abad3d
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] New measurement of the near-infrared extragalactic background light by evaluation of isotropic interplanetary dust (2021)
  • Author(s): Sano Kei、Matsuura Shuji、Yomo Kazuma、Takahashi Aoi
  • Organizer: GALAXY EXOLUTION WORKSHOP 2020
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 金属蒸着アルミニウム鏡の異種金属接触腐食による反射率低下現象の検証 (2021)
  • Author(s): 佐野圭、米徳大輔、猪裕太、大橋秋聡、木田有咲、瀧本幸司、田中怜奈、橋本遼、松浦周二、津村耕司、秋田谷洋、川端弘治、内山瑞穂、松岡萌、和田武彦
  • Organizer: 日本天文学会2021年春季年会
• [Presentation] 宇宙赤外線背景放射観測ロケット実験CIBER-2：感度較正光源の評価 (2021)
  • Author(s): 橋本遼、松浦周二、瀧本幸司、鈴木紘子、古谷正希、木田有咲、河野有哉、虎尾祐介、津村耕司、佐野圭、高橋葵、松本敏雄、和田武彦、Michael Zemcov、James Bock、Daehee Lee、Shiang-Yu Wang
  • Organizer: 日本天文学会2021年春季年会
• [Presentation] 宇宙赤外線背景放射を観測するロケット実験CIBER-2：進捗状況 (2021)
  • Author(s): 橋本遼、松浦周二、瀧本幸司、鈴木紘子、古谷正希、木田有咲、河野有哉、虎尾祐介、津村耕司、佐野圭、高橋葵、松本敏雄、和田武彦、Michael Zemcov、James Bock、Daehee Lee、Shiang-Yu Wang
  • Organizer: 2020年度観測ロケットシンポジウム
• [Presentation] Pre-flight optical test and calibration for the Cosmic Infrared Background ExpeRiment 2 (CIBER-2) (2020)
  • Author(s): Takimoto、Bang、Bangale、Bock、Cooray、Danbayashi、Feder、Furutani、Gates、Hashimoto、Hristov、Kida、Korngut、Lanz、Lee、Liu、Mason、Matsumoto、Matsuura、Morgan、Nguyen、Park、Patru、Parkus、Sakai、Sano、Suzuki、Takahashi、Tatsu、Tsumura、Wada、Wang、Yamada、Zemcov
  • Organizer: SPIE ASTRONOMICAL TELESCOPE + INSTRUMENTATION DIGITAL FORUM
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] High-z gamma-ray bursts unraveling the dark ages and extreme space-time mission: HiZ-GUNDAM (2020)
  • Author(s): Yonetoku、Mihara、Doi、Sakamoto、Tsumura、Ioka、Akitaya、Fukui、Ita、Kaneda、Kawabata、Kawata、Kurimata、Matsumoto、Matsuura、Miyasaka、Motohara、Narita、Noda、Ohashi、Okita、Sano、Tanaka、Urata、Wada、Yanagisawa、Yoshida、et al.
  • Organizer: SPIE ASTRONOMICAL TELESCOPE + INSTRUMENTATION DIGITAL FORUM
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Development of an optical and near-infrared telescope onboard the HiZ-GUNDAM mission (2020)
  • Author(s): Tsumura Kohji、Yonetoku Daisuke、Kawabata Koji、Matsuura Shuji、Noda Hirofumi、Urata Yuji、Niino Yuu、Sano Kei、Ohashi Akisato、Doi Akihiro、Akitaya Hiroshi、Miyasaka Akihiro、Kurimata Miku、Kawata Yoshikatsu、Arimoto Makoto、Okita Hirofumi
  • Organizer: SPIE ASTRONOMICAL TELESCOPE + INSTRUMENTATION DIGITAL FORUM
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Development of an infrared telescope onboard HiZ-GUNDAM mission (2020)
  • Author(s): Kohji Tsumura, Daisuke Yonetoku, Koji Kawabata, Shuji Matsuura, Hirofumi Noda, Yuji Urata, Yuu Niino, Kei Sano
  • Organizer: SPIE Astronomical Telescopes + Instrumentation
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] HiZ-GUNDAM搭載近赤外線望遠鏡の光学系の設計 (2020)
  • Author(s): 大橋秋聡、松浦周二、米徳大輔、津村耕司、川端弘治、野田博文、浦田祐次、新納悠、佐野圭
  • Organizer: 第20回宇宙科学シンポジウム
• [Presentation] Pre-flight performances of the Cosmic Infrared Background ExpeRiment 2 (CIBER-2) (2020)
  • Author(s): K.Takimoto,S.Bang,J.Bock,A.Cooray,A.DeSantiago,R.Feder,M.Furutani,R.Hashimoto,V.Hristov,A.Kida,P.Korngut,K.Kruse,A.Lanz,D.Lee,L.Liu,J.Loewenthal,P.Mason,T.Matsumoto,S.Matsuura,C.Nguyen,C.Pape,W.Park,D.Patru,J.Parkus,M.Peyer,S.Sakai,K.Sano,B.Stewart,H.Suzuki,A.Takahashi,S.Tatsu,K.Tsumura,T.Wada,S.Wang,I.Witlim,M.Zemcov
  • Organizer: SPIE Astronomical Telescopes + Instrumentation
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 宇宙赤外線背景放射観測実験CIBER-2の進捗状況 (2019)
  • Author(s): 佐野圭、松浦周二、瀧本幸司、橋本遼、檀林健太、山田康博、鈴木紘子、古谷正希、木田有咲、酒井将太、達草太、津村耕司、高橋葵、松本敏雄、和田武彦、James Bock、Michael Zemcov、Daehee Lee、Shiang-Yu Wang
  • Organizer: 第２回観測ロケットシンポジウム
• [Remarks] 宇宙に漂う塵の分布に関する新事実を発見 ～赤外線衛星データからの発掘～
  • URL: https://www.se.kanazawa-u.ac.jp/news/20200928.html