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Survey of the Universe changing on sec time scale by wide-field, high-cadence photometry and anomaly detection

Research Project

Project/Area Number 21H04491
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Medium-sized Section 16:Astronomy and related fields
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

酒向 重行  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (90533563)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 山本 泰生  静岡大学, 情報学部, 准教授 (30550793)
根來 均  日本大学, 理工学部, 教授 (30300891)
木邑 真理子  国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 基礎科学特別研究員 (40879699)
Project Period (FY) 2021-04-05 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help
¥42,510,000 (Direct Cost: ¥32,700,000、Indirect Cost: ¥9,810,000)
Fiscal Year 2024: ¥8,710,000 (Direct Cost: ¥6,700,000、Indirect Cost: ¥2,010,000)
Fiscal Year 2023: ¥8,580,000 (Direct Cost: ¥6,600,000、Indirect Cost: ¥1,980,000)
Fiscal Year 2022: ¥8,190,000 (Direct Cost: ¥6,300,000、Indirect Cost: ¥1,890,000)
Fiscal Year 2021: ¥17,030,000 (Direct Cost: ¥13,100,000、Indirect Cost: ¥3,930,000)
Keywords時間軸天文学 / 多波長観測 / 広視野サーベイ / 異常検知 / 高速観測
Outline of Research at the Start

本研究では木曽広視野動画カメラTomo-e Gozenが世界で唯一取得できる広視野かつ高頻度の測光ビッグデータに、オンライン異常検知法を主体としたデータ駆動型手法を導入することで、今まで見過ごされてきたhoursからsub-secの時間スケールを持つ変動現象を探査する。検出された変動パタンを天文学的に分類した後、科学的に興味深い現象に対して多波長の迅速な追観測を実施する。これにより太陽系天体、恒星フレア、原始惑星円盤、高エネルギーコンパクト天体と多岐に渡る科学成果が期待できる。本研究は、現代情報学による大胆な簡略化とデータ駆動型科学を天文学に深く導入させた新しい形の天文・情報分野間連携である。

Outline of Annual Research Achievements

本年度は、東京大学木曽観測所105cmシュミット望遠鏡に搭載されたTomo-e Gozenカメラが日々のサーベイ観測で獲得する広視野動画データに対し、各フレームに検出される天体像を測光し、時間軸方向に関連付けることで大量の測光時系列データを得るソフトを開発した。また、取得したデータを学術高速ネットワークSINET6を経由してデータ活用社会創成プラットフォームmdx上に構築したデータベースへ逐次転送するシステムを開発した。これらを組み合わせることで測光時系列データの逐次記録の運用を開始した。Tomo-e Gozenで観測した天体の短時間変動現象に関する論文を2本出版した。
一般の時系列データの周期変動を高速に推定する手法を提案し、提案法に基づくオンラインパターン分解法を開発した。変動現象を含む時系列データのベンチマークにおいて性能を検証し、Tomo-e Gozen データを対象とする予備実験を行った。また測光時系列データの突発検知課題を対象とする動的データビニング法に関する論文を出版した。
矮新星SS Cygの観測結果について国際会議にて発表した。矮新星GK Perとブラックホール連星MAXI J1820+070の観測データを解析し、結果を国内学会で発表した。また、論文化を進めた。2023年9月にアウトバーストを起こしたブラックホール連星Swift J1727.8-1613の観測も実施した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

SINET6の木曽観測所への開通がSINET側の都合により当初計画より約1年遅れたことにともない、測光時系列データのデータベースの構築は計画よりやや遅延している。一方、他の研究は順調に進展している。

Strategy for Future Research Activity

当初の計画に従い、測光時系列データのデータベースの構築と時系列データに対する高速かつ高信頼な異常検知法の開発を進める。また、Tomo-e GozenとMAXIの連携、およびNICERとの可視X線同時観測を実施する予定である。

Report

(4 results)
  • 2023 Annual Research Report
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Comments on the Screening Results   Annual Research Report
  • Research Products

    (31 results)

All 2024 2023 2022 2021 Other

All Journal Article (10 results) (of which Int'l Joint Research: 8 results,  Peer Reviewed: 9 results,  Open Access: 8 results) Presentation (19 results) (of which Int'l Joint Research: 8 results) Remarks (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Enhancing Seasonal Length Estimation for Time-Series StreamingData using Sliding Discrete Fourier Transform2024

    • Author(s)
      Phungtua-eng Thanapol、山本 泰生
    • Journal Title

      JSAI Technical Report, SIG-KBS

      Volume: 131 Issue: 0 Pages: 21-26

    • DOI

      10.11517/jsaikbs.131.0_21

    • ISSN
      2436-4592
    • Year and Date
      2024-03-22
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    • Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Intermediate-luminosity Type IIP SN 2021gmj: a low-energy explosion with signatures of circumstellar material2024

    • Author(s)
      Yuta Murai, Masaomi Tanaka, Miho Kawabata et al. (including Kohki Uno)
    • Journal Title

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      Volume: 528 Issue: 3 Pages: 4209-4227

    • DOI

      10.1093/mnras/stae170

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] A search for extragalactic fast optical transients in the Tomo-e Gozen high-cadence survey2023

    • Author(s)
      Oshikiri Kakeru、Tanaka Masaomi、Tominaga Nozomu、Morokuma Tomoki、Takahashi Ichiro、Tampo Yusuke、Hamidani Hamid、Arima Noriaki、Arimatsu Ko、Kasuga Toshihiro、Kobayashi Naoto、Kondo Sohei、Mori Yuki、Niino Yuu、Ohsawa Ryou、Okumura Shin-ichiro、Sako Shigeyuki、Takahashi Hidenori
    • Journal Title

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      Volume: 527 Issue: 1 Pages: 334-345

    • DOI

      10.1093/mnras/stad3184

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Elastic Data Binning: Time-Series Sketching for Time-Domain Astrophysics Analysis2023

    • Author(s)
      Phungtua-eng Thanapol、Sako Shigeyuki、Nishikawa Yushi、Yamamoto Yoshitaka
    • Journal Title

      ACM SIGAPP Applied Computing Review

      Volume: 23 Issue: 2 Pages: 5-22

    • DOI

      10.1145/3610409.3610410

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    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Detection of highly correlated optical and X-ray variations in SS Cygni with Tomo-e Gozen and NICER2022

    • Author(s)
      Nishino Yohei、Kimura Mariko、Sako Shigeyuki、Beniyama Jin、Enoto Teruaki、Minezaki Takeo、Nakaniwa Nozomi、Ohsawa Ryou、Takita Satoshi、Yamada Shinya、Gendreau Keith C
    • Journal Title

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      Volume: 74 Issue: 3 Pages: L17-L22

    • DOI

      10.1093/pasj/psac027

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Deep Simultaneous Limits on Optical Emission from FRB 20190520B by 24.4 fps Observations with Tomo-e Gozen2022

    • Author(s)
      Niino Yuu, Doi Mamoru, Sako Shigeyuki, Ohsawa Ryou, Arima Noriaki, Jiang Ji-an, Tominaga Nozomu, Tanaka Masaomi, Li Di, Niu Chen-Hui, Tsai Chao-Wei, Kobayashi Naoto, Takahashi Hidenori, Kondo Sohei, Mori Yuki, Aoki Tsutomu, Arimatsu Ko, Kasuga Toshihiro, Okumura Shin-ichiro
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 931 Issue: 2 Pages: 109-109

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac6be8

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      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Deep-learning real/bogus classification for the Tomo-e Gozen transient survey2022

    • Author(s)
      Takahashi Ichiro、Hamasaki Ryo、Ueda Naonori、Tanaka Masaomi、Tominaga Nozomu、Sako Shigeyuki、Ohsawa Ryou、Yoshida Naoki
    • Journal Title

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      Volume: 74 Issue: 4 Pages: 946-960

    • DOI

      10.1093/pasj/psac047

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      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Video observations of tiny near-Earth objects with Tomo-e Gozen2022

    • Author(s)
      Beniyama Jin、Sako Shigeyuki、Ohsawa Ryou et al. (23 authors including Doi Mamoru)
    • Journal Title

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      Volume: 74 Issue: 4 Pages: 877-903

    • DOI

      10.1093/pasj/psac043

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      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Fast optical flares from M?dwarfs detected by a one-second-cadence survey with Tomo-e Gozen2022

    • Author(s)
      Aizawa Masataka、Kawana Kojiro、Kashiyama Kazumi (+Kotaro Fujisawa) et al.
    • Journal Title

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      Volume: 74 Issue: 5 Pages: 1069-1094

    • DOI

      10.1093/pasj/psac056

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      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Discovery of the Fastest Early Optical Emission from Overluminous SN Ia 2020hvf: A Thermonuclear Explosion within a Dense Circumstellar Environment2021

    • Author(s)
      Jiang Ji-an, Maeda Keiichi, Kawabata Miho, Doi Mamoru, Shigeyama Toshikazu, Tanaka Masaomi, Tominaga Nozomu, Nomoto Ken’ichi, Niino Yuu, Sako Shigeyuki, Ohsawa Ryou, Schramm Malte, Yamanaka Masayuki, Kobayashi Naoto, Takahashi Hidenori, et al.
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal Letters

      Volume: 923 Issue: 1 Pages: L8-L8

    • DOI

      10.3847/2041-8213/ac375f

    • NAID

      120007177816

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      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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    • Author(s)
      森由貴
    • Organizer
      日本天文学会春季年会
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    • Organizer
      日本天文学会春季年会
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  • [Presentation] Tomo-e Gozen広域サーベイにおけるConvolutional GRUを用いた雲分布の未来予測2024

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      津々木里咲
    • Organizer
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    • Organizer
      日本天文学会春季年会
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      木邑真理子
    • Organizer
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    • Author(s)
      木邑真理子
    • Organizer
      日本天文学会2024年春季年会
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      Thanapol Phungtua-eng, Yoshitaka Yamamoto
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      有馬宣明
    • Organizer
      日本天文学会秋季年会
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      新納悠
    • Organizer
      日本天文学会秋季年会
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      Mariko Kimura
    • Organizer
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    • Author(s)
      Mariko Kimura
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      第22回情報科学技術フォーラム
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    • Author(s)
      Thanapol Phungtua-eng, Yoshitaka Yamamoto, Shigeyuki Sako
    • Organizer
      The 38th ACM/SIGAPP Symposium On Applied Computing
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  • [Presentation] Elastic data binning a novel sketching time-series data2023

    • Author(s)
      Thanapol Phungtua-eng, Yoshitaka Yamamoto
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      The 9th International Symposium toward the Future of Advanced Researches in Shizuoka University (ISFAR-SU2023)
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      Tsutsuki, Risa, Shigeyuki Sako, and 8 coauthors
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      SPIE Astronomical Telescopes + Instrumentation 2022
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  • [Presentation] Detection for Transient Patterns with Unpredictable Duration using Chebyshev Inequality and Dynamic Binning2021

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      Thanapol Phungtua-eng, Yoshitaka Yamamoto, Shigeyuki Sako
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      2021 Ninth International Symposium on Computing and Networking Workshops (CANDARW)
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      鈴木健太, 山本泰生
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      2021年度人工知能学会全国大会
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  • [Presentation] Dynamic binning for the unknown transient patterns analysis in astronomical time series2021

    • Author(s)
      Thanapol Phungtua-eng, Yoshitaka Yamamoto, Shigeyuki Sako
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      IEEE BigData2021 poster, 2021.12
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  • [Remarks] Tomo-e Gozen

    • URL

      https://tomoe.mtk.ioa.s.u-tokyo.ac.jp/index.html

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  • [Patent(Industrial Property Rights)] 反射鏡および撮像装置2022

    • Inventor(s)
      酒向 重行, 津々木 里咲
    • Industrial Property Rights Holder
      酒向 重行, 津々木 里咲
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2022-063954
    • Filing Date
      2022
    • Related Report
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URL: 

Published: 2021-04-28   Modified: 2024-12-25  

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