| Project/Area Number |
21H04997
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Broad Section B
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| Research Institution | National Astronomical Observatory of Japan |
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Principal Investigator |
吉田 道利 国立天文台, ハワイ観測所, 特任教授 (90270446)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
冨永 望 国立天文台, 科学研究部, 教授 (00550279)
大野 良人 国立天文台, ハワイ観測所, 助教 (20818017)
小山 佑世 国立天文台, ハワイ観測所, 准教授 (40724662)
尾崎 忍夫 国立天文台, 先端技術センター, 講師 (60532710)
田中 雅臣 東北大学, 理学研究科, 教授 (70586429)
柳澤 顕史 国立天文台, ハワイ観測所, 助教 (90311183)
本原 顕太郎 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (90343102)
守屋 尭 国立天文台, 科学研究部, 助教 (90779547)
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| Project Period (FY) |
2021-07-05 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2025)
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| Budget Amount *help |
¥185,380,000 (Direct Cost: ¥142,600,000、Indirect Cost: ¥42,780,000)
Fiscal Year 2025: ¥11,050,000 (Direct Cost: ¥8,500,000、Indirect Cost: ¥2,550,000)
Fiscal Year 2024: ¥18,330,000 (Direct Cost: ¥14,100,000、Indirect Cost: ¥4,230,000)
Fiscal Year 2023: ¥86,710,000 (Direct Cost: ¥66,700,000、Indirect Cost: ¥20,010,000)
Fiscal Year 2022: ¥53,170,000 (Direct Cost: ¥40,900,000、Indirect Cost: ¥12,270,000)
Fiscal Year 2021: ¥16,120,000 (Direct Cost: ¥12,400,000、Indirect Cost: ¥3,720,000)
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| Keywords | 光赤外線天文学 / 重力波点相 / 中性子星合体 / 補償光学 / 近赤外線分光 / 光学赤外線天文学 / 重力波天体 |
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| Outline of Research at the Start |
宇宙における重元素の起源はいまだ明らかになっていないが、中性子星合体はその有力な候補である。本研究は、大型光学赤外線望遠鏡「すばる」の性能を限界まで引き出し、重力波で発見可能な距離全域の中性子星合体の近赤外線分光観測を実現し、中性子星合体での元素合成を包括的に理解する。このため、大気ゆらぎを補正する最新技術であるレーザートモグラフィー補償光学に最適化された広帯域近赤外線分光装置を製作し、天体からの光を極限まで１点に集中させて、分光観測を行う。この装置を用いて多数の中性子星合体に対して世界最高感度の分光をすることにより、中性子星合体での元素合成の全容を明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
中性子星合体の電磁波対応天体の網羅的なスペクトル理論モデル構築をさらに進め、多様な重元素の電離状態に伴う遷移を包括的に扱い、本研究で開発する広帯域近赤外線分光装置の観測で、どのように中性子星合体時に合成される重元素量を定量化するかを詳細に検討した。また、中性子星合体の近赤外線スペクトルに現れる重元素の吸収線を調べるため、重元素が過剰な恒星の高分散分光を行い、近赤外線領域ではセリウム (Z=58)の吸収が強く現れること、当該吸収線が2017年に観測された中性子星合体のスペクトルの吸収と一致していることを明らかにした。さらに、本研究課題で開発中の近赤外線分光装置での分光観測を行う予定の高赤方偏移超新星の探査を、ヨーロッパ宇宙機関によって打ち上げられたEuclid宇宙望遠鏡を用いて開始した。
レーザートモグラフィ補償光学に対応した広帯域近赤外線分光装置の開発については、光学系および機械系に関しては、詳細設計に基づいて各コンポーネントの製造を行った。ただし、機械系クライオスタットに関しては再設計が必要となった。また、使用する近赤外線検出器の欠陥画素補償方法を考案し、検出器リニアスライド機構の設計に反映させた。簡便な分光フラットの取得方法を検討し、実機に反映させた。検出器から180mm離れた場所から赤外LED光を照射することにより、スリット方向の感度補正精度1％未満が得られた。また、この仕組みは検出器評価にも使用できることを確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
中性子星合体の電磁波対応天体の網羅的なスペクトル理論モデル構築や中性子星合体の近赤外線スペクトルに現れる重元素の吸収線の実験的調査は順調に進展している。また、開発中の広帯域近赤外線分光装置での分光観測を行う予定の高赤方偏移超新星の探査計画も予定通り進捗した。
広帯域近赤外分光装置開発では、光学系および機械系の大半の製造は順調に進展したが、分光器機械系クライオスタットの一部に他の機器との干渉の可能性があるため、分光器設置の仕様を満たすように機械系クライオスタットの再設計を行う必要が生じた。このため、全体スケジュールをおよそ６か月延長せざるを得なかった。このため、進捗は当初想定よりもやや遅れることとなった。
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| Strategy for Future Research Activity |
中性子星合体の近赤外線スペクトルに現れる重元素の吸収線の理論的・実験的調査を継続する。また、Euclid宇宙望遠鏡による高赤方偏移超新星探査を継続し、開発中の近赤外線分光装置で観測可能な高赤方偏移超新星候補を見つける。
広帯域近赤外線分光器については、機械系クライオスタットの再設計を行い、製造を完了させる。硫化亜鉛を使用した高性能の光学素子（グリズム）を製作して光学系に組み込み、低温駆動機構とともにクライオスタット内に組み上げて、真空冷却試験を行う。並行してエンジニアリンググレードの近赤外線検出器を用いて、検出器読み出し試験を行い、最適な読み出し設定パラメーターを求める。
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| Assessment Rating |
Interim Assessment
A: 順調に研究が進展しており、期待どおりの成果が見込まれる
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