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New Imaging method for ALMA telescope with Sparse Modeling

Research Project

Project/Area Number 20H01951
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 16010:Astronomy-related
Research InstitutionThe Institute of Statistical Mathematics

Principal Investigator

Ikeda Shiro  統計数理研究所, 先端データサイエンス研究系, 教授 (30336101)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 田村 陽一  名古屋大学, 理学研究科, 教授 (10608764)
本間 希樹  国立天文台, 水沢VLBI観測所, 教授 (20332166)
小杉 城治  国立天文台, 天文データセンター, 准教授 (90290882)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2020: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
KeywordsALMA望遠鏡 / 電波干渉計 / イメージング / スパースモデリング / 電波干渉系 / 電波天文学
Outline of Research at the Start

2019年4月に発表された超巨大ブラックホールシャドウの撮像では,本研究の代表者も参加して構築したスパースモデリングによる新たな電波干渉計イメージング法が用いられた.本研究ではこの方法を高性能な電波干渉計であるALMAのデータに適用するため,ソフトウェア環境を構築する.そのため,アルゴリズムの高速化し,偏波イメージング多バンドの同時イメージングを実装する.本研究ではデータ科学者と天文学者が共同で新たな手法を開発する.代表者がアルゴリズムを提案,実装し,分担者が天文データを用いた検証を行う.最終的にALMA のイメージングの標準であるCASAと親和性の高いソフトウェアとして配布する.

Outline of Final Research Achievements

The international project, Event Horizon Telescope (EHT), released images of the super-massive black hole shadows at the centers of the M87 elliptical galaxy and the Milky Way galaxy. For this imaging, a Japanese team developed took a new imaging method besed on sparse modeling. In the present project, we modified the sparse modeling based imaging algorithm for the high-performance radio interferometer, the ALMA telescope in Chile and released the software. Through collaboration, we obtained significant achievements in astronomy.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

電波天文学において、電波干渉系は高解像度の画像を得る優れた観測手法である。観測データを画像に変換するにはイメージングと呼ばれる操作が必要であり、CLEANと呼ばれる方法が古くから使われていた。我々はALMA望遠鏡のために、近年提案されたスパースモデリングに基づく新たなイメージング法を実装し、ソフトウェアとして公開した。このあらたなイメージング法によって既存のALMA望遠鏡の画像の解像度を上げられると期待される。すでに新たな方法によって天文学の成果もあげている。

Report

(5 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • Research Products

    (22 results)

All 2024 2023 2022 2021 2020

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (21 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 11 results)

  • [Journal Article] ALMA 2D super-resolution imaging of Taurus-Auriga protoplanetary disks: Probing statistical properties of disk substructures2024

    • Author(s)
      Masayuki Yamaguchi, Takayuki Muto, Takashi Tsukagoshi, Hideko Nomura, Naomi Hirano, Takeshi Nakazato, Shiro Ikeda, Motohide Tamura, Ryohei Kawabe
    • Journal Title

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      Volume: 76 Issue: 3 Pages: 38-38

    • DOI

      10.1093/pasj/psae022

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Imaging of ALMA telescope with self-calibration2023

    • Author(s)
      Shiro Ikeda
    • Organizer
      European Astronomical Society Annual Meeting 2023
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      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] スパースモデリングを用いた星・惑星系形成領域のALMA超解像度画像解析2023

    • Author(s)
      所司歩夢、佐藤亜紗子、原田直人、町田正博、徳田一起、山口正行、中里剛、塚越崇、池田思朗
    • Organizer
      2023天文学会春季年会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] PRIISM: Imaging tool for ALMA telescope2023

    • Author(s)
      池田思朗
    • Organizer
      BASP Frontiers conference
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      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 統計数理「イメージングのこれから」2023

    • Author(s)
      池田思朗
    • Organizer
      SKA Japan ワークショップ
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    • Invited
  • [Presentation] ALMA向けイメージングツールPRIISMの開発:(1)2022

    • Author(s)
      中里剛、池田思朗、塚越崇、谷口暁星、山口正行、小杉城治、本間希樹、川邊良平、秋山和徳
    • Organizer
      2022天文学会秋季年会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] ALMA向けイメージングツールPRIISMの開発:(2)2022

    • Author(s)
      池田思朗、中里剛、塚越崇、谷口暁星、山口正行、小杉城治、本間希樹、川邊良平、秋山和徳
    • Organizer
      2022天文学会秋季年会
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  • [Presentation] Data science for future astronomy2022

    • Author(s)
      池田思朗
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      東北大学天文学専攻談話会
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  • [Presentation] Toward Astro Data Science2022

    • Author(s)
      池田思朗
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      GALAXY EVOLUTION WORKSHOP 2021
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      山口正行、川邊良平、塚越崇、野村英子、中里剛、武藤恭之、池田思朗
    • Organizer
      2022天文学会春季年会
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  • [Presentation] スパースモデリングによる VLBA の超解像画像におけるブレーザー 3C 454.3 ジェットの螺旋運動の発見2022

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      笹田真人、福満翔、池田思朗、秋山和徳、森山小太郎
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      2022天文学会春季年会
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  • [Presentation] スパースモデリングによる z = 7 の Lyman break 銀河 A1689-zD1 の ALMA 超 解像イメージング2022

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      今村千博、田村陽一、谷口暁星、中里剛、池田思朗、山口正行
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      川邊良平、山口正行、塚越崇、野村英子、中里剛、武藤恭之、池田思朗、松本倫明
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      2021年天文学会秋季年会
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  • [Presentation] 天文学・物理計測におけるデータ科学2021

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      新学術領域研究「宇宙観測検出器と量子ビームの出会い。新たな応用への架け橋」
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      池田思朗
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      ngVLA-J Development Days 2021
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  • [Presentation] Basic modern signal processing techniques and astronomy2021

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      池田思朗
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      東京大学天文学教室談話会
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  • [Presentation] サブミリ波超解像イメージングで空間分解した活動銀河 NGC1068 の中心核 構造2021

    • Author(s)
      戸上陽平, 田村陽一, 谷口暁星, 竹内努, Suchetha Cooray, 河野海, 中里剛, 池田思朗
    • Organizer
      天文学会 2021年 春季年会
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  • [Presentation] データ科学と天文学2021

    • Author(s)
      池田思朗
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      「自然科学における階層と全体」シンポジウム
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      2020 Annual Research Report
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  • [Presentation] スパースモデリングと画像処理、天文観測を題材として2021

    • Author(s)
      池田思朗
    • Organizer
      顕微鏡計測インフォマティックス研究部会 第2回研究会
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      2020 Annual Research Report
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  • [Presentation] EHT によるブラックホールシャドウの撮像とデータ科学2021

    • Author(s)
      池田思朗
    • Organizer
      日本物理学会
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  • [Presentation] PRIISM: Synthesis imaging tool based on the sparse modeling for radio astronomy2020

    • Author(s)
      Takeshi Nakazato, Shiro Ikeda, George Kosugi, Mareki Honma
    • Organizer
      SPIE. Astronomical Telescopes + Instrumentation Digital Forum
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      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

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Published: 2020-04-28   Modified: 2025-01-30  

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