| Project/Area Number |
22H00157
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Medium-sized Section 16:Astronomy and related fields
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| Research Institution | Nagoya City University (2023-2025)
National Astronomical Observatory of Japan (2022) |
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Principal Investigator |
秦 和弘 名古屋市立大学, 大学院理学研究科, 准教授 (60724458)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小川 英夫 大阪公立大学, 大学院理学研究科, 客員教授 (20022717)
小山 翔子 新潟大学, 自然科学系, 助教 (20909759)
新沼 浩太郎 山口大学, 大学院創成科学研究科, 教授 (30434260)
紀 基樹 工学院大学, 工学部, 講師 (70531234)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2025)
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| Budget Amount *help |
¥44,720,000 (Direct Cost: ¥34,400,000、Indirect Cost: ¥10,320,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2024: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2022: ¥37,700,000 (Direct Cost: ¥29,000,000、Indirect Cost: ¥8,700,000)
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| Keywords | ブラックホール / 相対論的ジェット / 電波天文学 / 超長基線電波干渉計 / 活動銀河 |
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| Outline of Research at the Start |
巨大ブラックホール(BH)から噴出する相対論的ジェットの生成機構の解明は現代天文学における究極的課題の1つである。本研究では東アジアVLBIネットワーク（EAVN）をミリ波86GHz帯で展開し（EAVN-high）、また230GHz帯国際VLBI観測網(EHT)によるBHの観測とも連携することで、世界に先駆けてブラックホールジェット加速領域の観測的解明を試みる。そのために今回、水沢局を含むVERA2局に86GHz帯広帯域受信機を新規整備する。そして得られた加速プロファイルと理論モデルを比較し、駆動メカニズムを議論する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
巨大ブラックホールから噴出するジェットの生成・収束・加速機構の解明は現代天文学における重要課題の1つである。本研究では東アジアVLBIネットワークをミリ波86GHz帯で展開し、M87を含む近傍の活動銀河核を超高解像度観測し、世界に先駆けてブラックホールジェット加速領域の観測的解明を試みる。そのためにVERA水沢局などに86GHz帯広帯域受信機を新規整備する。得られた加速プロファイルを理論モデルやシミュレーションと比較し、駆動機構のキーパラメータを議論する。
2023年度は、VERA石垣アンテナの86GHz帯における性能評価を中心に行った．昨年度の水沢局の取り組みと同様に、まず大阪公立大学にて86GHz帯常温受信機を製作し、石垣アンテナに搭載した．搭載後、木星やメーザー天体を観測することで、大気の光学的厚みといった観測条件、アンテナ開口能率といったアンテナ性能を開始した．その結果、アンテナ開口能率は水沢アンテナとほぼ同程度（約25%）の性能が得られるという初期成果を得た．一方大気の光学的厚みは湿潤な南国ということもあり、水沢アンテナに比べるとやや大きいものの、約15%程度と当初の想定よりも良好な条件であることがわかった．これは高品質な86GHz帯VLBI観測を実現する上でエンカレッジングな結果である．
一方昨年度から常温受信機を設置していた水沢局は、アンテナ本体に不測の故障が生じ2023年9月以降運用を停止したため、更なる試験観測を進めることができなかった．ただその間、水沢局に搭載予定の冷凍機を購入し、実験室にて冷凍機の性能評価および冷却受信機の製作に着手した．またサイエンス面では、グローバルミリ波VLBI観測網やEAVNを用いたM87ジェットの観測論文をNatureに２本出版するなど予備研究が大きく進展し、EAVN86GHzを用いた本研究へ大きな弾みを得た．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
プロジェクト２年目の2023年度は、VERA石垣アンテナの86GHz帯における性能評価を中心に行った．昨年度の水沢局の取り組みと同様に、まず大阪公立大学にて86GHz帯常温受信機を製作し、石垣アンテナに搭載した．搭載後、木星やメーザー天体を観測することで、大気の光学的厚みといった観測条件、アンテナ開口能率といったアンテナ性能を開始した．その結果、アンテナ開口能率は水沢アンテナとほぼ同程度（約25%）の性能が得られるという初期成果を得た．一方大気の光学的厚みは水沢アンテナに比べるとやや大きいものの、約15%程度と当初の想定よりも良好な条件であることがわかった．これは高品質な86GHz帯VLBI観測を実現する上で心強い結果である．また、入念な選定の後、水沢局に搭載予定の冷凍機を購入し、実験室にて冷凍機の性能評価および冷却受信機の製作に着手した．
一方昨年度から常温受信機を設置していた水沢局は、アンテナ本体に不測の故障が生じ2023年9月以降運用を停止したため、更なる試験観測や作業を進めることができなくなり、当初の計画よりも進展がやや遅れている状況である．一方サイエンス面では、グローバルミリ波VLBIやEAVNを用いたM87ジェットの観測論文をNatureに２本出版するなど予備研究が大きく進展し、EAVN86GHzを用いた本研究実現への大きな弾みとなった．
以上のように項目別には大きく進展した点、やや遅れている点があるが、総合的に踏まえると概ね順調に進展していると判断できる．
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度は石垣アンテナの常温受信機が無事設置でき、これで水沢・石垣両方で86GHz帯の性能評価を実施する準備が整った．測定精度向上のために引き続きデータ取得は必要だが、一方で水沢アンテナの早期再開が待たれる．
次年度の具体的目標としては、(1) 常温受信機システムを用いた位相安定度の測定、(2)石垣・水沢アンテナの性能評価継続、(3) 水沢局に搭載予定の冷却受信機の製作および設置などが挙げられる．(1)では、水沢局・石垣局に設置した常温受信機を用いて、大気及び局部 発振器の位相安定度を定量的に測定し、VLBI観測に向けた実効的な積分時間を見積もっておく.(2)では、石垣局のアンテナの鏡面精度を観測によって測定し、86GHz帯における有効開口面積をより精度よく導出する.(3)では、冷却受信機の開発・制作をさらに推し進め、今年度末までに水沢局への設置を目指す。また以上の観測システム整備を進める傍ら、理論研究についても、研究分担者の紀、研究協力者の中村・川島らを中心に、86GHz帯ジェット理論モデリングの検討をさらに発展させることを目指す．
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