スパースモデリングによるALMA望遠鏡イメージングの新展開
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20H01951
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 16010:Astronomy-related
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| Research Institution | The Institute of Statistical Mathematics |
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Principal Investigator |
池田 思朗 統計数理研究所, 先端データサイエンス研究系, 教授 (30336101)
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| 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)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| 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)
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| Keywords | ALMA望遠鏡 / 電波干渉系 / イメージング / スパースモデリング / 電波天文学 / 電波干渉計 |
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| 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．
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| Outline of Annual Research Achievements |
M87楕円銀河と天の川銀河、それぞれの中心にある巨大ブラックホールシャドウの画像を発表したイベント・ホライゾン・テレスコープ(EHT)は、地球規模の巨大な電波干渉計を用いた天文学の国際プロジェクトである。この撮像のために日本チームが中心となってスパースモデリングを用いた新たな電波干渉系のためのイメージング法を開発した。この方法は新たなイメージング法として有望である。本研究ではチリにある高性能電波干渉計であるALMA望遠鏡のために、スパースモデリングに基づく専用のイメージングのソフトウェア環境を構築することが目的である。
ALMAはEHTに比べて望遠鏡の数が多く、データの量が桁違いに多い。このため、イメージングには多くの計算量が必要となる。一方でEHTに比べて雑音が少ないため、シンプルなアルゴリズムでも十分に良い画像が得られる。初年度は，イメージングの最も大事な撮像アルゴリズムの部分を開発、高速化し、2021年度には既存の方法を改善するものとなりうることを確認し、ソフトウェアを公開した。2022年度はアルゴリズムの高速化とインストール環境の改善を行った。2023年度は公開したプログラムを用いた共同研究が進んだ。この結果は論文として出版され、本科研費によって天文学の成果をあげることができた。
また、本研究の一環としてイメージングの一部として用いられるセルフ・キャリブレーション（自己矯正法）の研究も行なった。電波干渉計では、望遠鏡ごとに感度と位相が時々刻々変化する。これらの変化を推定し、自動的に調整する方法を自己矯正法と呼ぶ。2021年度は自己矯正法の新たなアルゴリズムを開発し、検証を行った。2022年度はこの新たなアルゴリズムの検証を詳細に行った。最終年度の2023年度は自己矯正法に関する論文を執筆し、提出した。現在、1度目の査読結果に基づき改訂中である。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(4 results)
Research Products
(22 results)
