Survey observations of the AKARI NEP deep field with a large number beam radio camera

• Project/Area Number: 26247019
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Astronomy
• Research Institution: Kwansei Gakuin University (2018); University of Tsukuba (2014-2017)
• Principal Investigator: Nakai Naomasa 関西学院大学, 理工学部, 教授 (80192665)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 久野 成夫 筑波大学, 数理物質系, 教授 (30311179) ; 永井 誠 筑波大学, 数理物質系, 研究員 (50522877) ; 瀬田 益道 筑波大学, 数理物質系, 講師 (80358994)
• Research Collaborator: NITTA Tomu ; MURAYAMA Yosuke
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥42,250,000 (Direct Cost: ¥32,500,000、Indirect Cost: ¥9,750,000); Fiscal Year 2018: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2017: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2016: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2015: ¥16,510,000 (Direct Cost: ¥12,700,000、Indirect Cost: ¥3,810,000); Fiscal Year 2014: ¥21,970,000 (Direct Cost: ¥16,900,000、Indirect Cost: ¥5,070,000)
• Keywords: 電波天文学 / 銀河 / 高赤方偏移 / 電波カメラ / MKID / MKIDS / 連続波電波カメラ / 銀河系 / 銀河物理学 / 電波望遠鏡 / 電波天文 / 銀河物理 / 超伝導カメラ

Outline of Final Research Achievements

We have developed a superconducting camera based on microwave kinetic inductance detectors (MKID) which can simultaneously observe 109 positions on the sky at the 100-GHz band by equipping with the Nobeyama 45-m telescope. Comparing with the traditional TES bolometer camera, the MKID camera has advantages that one readout line can read output of several hundred pixels, its yield is high (more than 80 %) and the dynamic range is high so that we can use a hot load to calibrate the intensity of target objects. We have also examined the accuracy of determination of photometric distance (redshift) and physical parameters of dust (temperature, luminosity), by simulating dust spectra of model galaxies. With the developed camera, the AKARI NEP Deep Field will be surveyed.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

現在、遠方銀河は可視光での観測が多いが電波で銀河のダスト放射を観測して得られる銀河の数の方が数倍～十倍も多く、また宇宙での星形成史も大きく異なっている。可視光で見えない銀河が圧倒的に多いのである。開発した野辺山45m電波望遠鏡＋MKID電波カメラの高感度広域掃天観測システムは遠方（z>7）の赤方偏移した銀河ダストの放射の検出に威力を発揮する。また開発した技術によりテラヘルツ波を含めて100GHz以上の他の周波数の連続波電波カメラの開発に応用できて、将来の南極テラヘルツ望遠鏡用の1万素子や20万素子の超大規模電波カメラの開発を可能とするものである。

Research Products

• [Journal Article] Design, Fabrication and Measurement of Pyramid-Type Antireflective Structures on Columnar Crystal Silicon Lens for Millimeter-Wave Astronomy (2018)
  • Author(s): Nitta T.、Sekimoto Y.、Hasebe T.、Noda K.、Sekiguchi S.、Nagai M.、Hattori S.、Murayama Y.、Matsuo H.、Dominjon A.、Shan W.、Naruse M.、Kuno N.、Nakai N.
  • Journal Title: Journal of Low Temperature Physics Volume: 193 Issue: 5-6 Pages: 976-983
  • DOI: 10.1007/s10909-018-2047-4
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Data Acquisition System of Nobeyama MKID Camera (2018)
  • Author(s): Nagai, M.; Hisamatsu, S.; Zhai, G.; Nitta, T.; Nakai, N.; Kuno, N.; Murayama, Y.; Hattori, S.; Mandal, P.; Sekimoto, Y.; Kiuchi, H.; Noguchi, T.; Matsuo, H.; Dominjon, A.; Sekiguchi, S.; Naruse, M.; Maekawa, J.; Minamidani, T.; Saito, M.
  • Journal Title: Journal of Low Temperature Physics, Volume: 193 Issue: 3-4 Pages: 585-592
  • DOI: 10.1007/s10909-018-1961-9
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Broadband Pillar-Type Antireflective Subwavelength Structures for Silicon and Alumina (2017)
  • Author(s): Nitta Tom、Sekimoto Yutaro、Noda Kazufusa、Sekiguchi Shigeyuki、Shu Shibo、Matsuo Hiroshi、Dominjon Agnes、Naruse Masato、Kuno Nario、Nakai Naomasa
  • Journal Title: IEEE Transactions on Terahertz Science and Technology Volume: 7 Issue: 3 Pages: 295-301
  • DOI: 10.1109/tthz.2017.2692045
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Point-diffraction interferometer for radio telescopes (2016)
  • Author(s): Okumura, Taishi; Imada, Hiroaki; Nagai, Makoto; Nitta, Tom; Nakai, Naomasa; Kuno, Nario
  • Journal Title: Proceedings of the SPIE Volume: ９９０６ Pages: 990641-990649
  • DOI: 10.1117/12.2233942
  • Open Access
• [Journal Article] Design of wide-field Nasmyth optical system for a submillimeter camera (2015)
  • Author(s): Toshihiro Tsuzuki, Tom Nitta, Hiroaki Imada, Masumichi Seta, Naomasa Nakai, Shigeyuki Sekiguchi, Yutaro Sekimoto
  • Journal Title: Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems Volume: 1 Issue: 2 Pages: 025002-025002
  • DOI: 10.1117/1.jatis.1.2.025002
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Hot ammonia in the center of the Seyfert 2 galaxy NGC 3079 (2014)
  • Author(s): Miyamoto,Y., Nakai,N., Seta,M., Salak,D., Hagiwara,K., Nagai,M., Ishii,S., Yamauchi,A.
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 67 Issue: 1 Pages: 5-15
  • DOI: 10.1093/pasj/psu131
  • NAID: 120007130265
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 野辺山45m電波望遠鏡搭載用100-GHz帯109素子MKIDカメラの搭載試験 (2019)
  • Author(s): 永井 誠, 新田冬夢, 村山洋佑, Zhai Guangyuan, Pranshu Mandal, 鈴木隆司, 樋川遼太 朗, 久野成夫, 中井直正, 関本裕太郎, 松尾宏, 都築俊宏, 木内等, 福嶋美津広, 三ツ井健司, 江崎翔平, 宮地晃平, Shan Wenlei, 野口卓, 成 瀬雅人, 南谷哲宏, 前川淳, 御子柴廣, 藤茂, 宮澤千栄子, 45m 運用メンバー
  • Organizer: 日本天文学会2019年春季年会
• [Presentation] 野辺山45m電波望遠鏡搭載用100-GHz帯電波カメラの光学評価 (2018)
  • Author(s): 村山洋佑, 新田冬夢, 服部将吾, 久野成夫, Guangyuan Zhai, Pranshu Mandal, 奥村大志, 中井直正, 永井誠, 松尾宏, 都築俊宏, 福嶋美津広, 三ツ井健司, 江崎翔平, 宮地晃平, 関本裕太郎, 野口卓, 成瀬雅人
  • Organizer: 日本天文学会2018年秋季年会
• [Presentation] 野辺山45 m電波望遠鏡搭載用100-GHz帯電波カメラのMKIDアレイ開発 (2018)
  • Author(s): 村山洋佑, 新田冬夢, 服部将吾, 中井直正, 久野成夫, Pranshu Mandal, Guangyuan Zhai, 関本裕太郎, 永井誠, 野口卓, 江崎翔平, 宮地晃平, Wenlei Shan, Dominjon Agnes, 松尾宏, 成瀬雅人, 関口繁之
  • Organizer: 日本天文学会2018年春季年会
• [Presentation] 100 GHz帯連続波カメラ冷却光学系で用いるSiレンズの反射防止コーティングの開発 (2018)
  • Author(s): 服部将吾、新田冬夢、村山洋佑、中井直正、久野成夫、Zhai Guangyuan、Mandal Pranshu (筑波大学)、関本裕太郎、長谷部孝 (宇宙航空研究開発機構)、永井誠、野口卓、松尾宏、福嶋美津広、三ツ井健司 (国立天文台)
  • Organizer: 日本天文学会2018年春季年会
• [Presentation] 野辺山45m電波望遠鏡搭載用MKIDカメラの搭載試験 (2017)
  • Author(s): 永井誠, 新田冬夢, 服部将吾, 村山洋佑, Zhai Guangyuan, Pranshu Mandal 中井直正, 久野成夫, 関本裕太郎, 木内等, 野口卓, 松尾宏, Dominjon Agnes, 福嶋美津広, 三ツ井健司, 福田武夫, 岩下光, 関口 繁之, 成瀬雅人, 前川淳, 南谷哲宏, 御子柴廣, 藤茂, 宮澤千栄子, 齋藤正雄, 45m 運用メンバー
  • Organizer: 日本天文学会2017年秋季年会
• [Presentation] 野辺山45m電波望遠鏡搭載用MKIDカメラの解析ハイフライン (2017)
  • Author(s): Zhai Guangyuan, 永井誠, 新田冬夢, 中井直正, 久野成夫, Pranshu Mandal, 村山洋祐, 服部将吾, 関本裕太郎, 木内等, 野口卓, 松尾宏, Dominjon Agnes, 関口繁之, 成瀬雅人, 前川淳, 南谷哲宏, 齋藤正雄
  • Organizer: 日本天文学会2017年秋季年会
• [Presentation] 電波点回折干渉計(II) (2017)
  • Author(s): 奥村大志（筑波大学）, 今田大皓（ISAS/JAXA）, 永井誠, 新田冬夢, 中井直正, 久野成夫（筑波大学）
  • Organizer: 日本天文学会2017年春季年会
  • Place of Presentation: 九州大学（福岡県福岡市）
• [Presentation] 野辺山45m電波望遠鏡搭載に向けた広帯域超伝導カメラ冷却光学系の開発 (2016)
  • Author(s): 山田淑乃, 新田冬夢, 中井直正, 久野成夫, 永井誠, 今田大皓, 久松俊輔, 関本裕太郎,三ツ井健司, 岡田則夫, 福嶋美津広, 都築俊宏, 野口卓, 松尾宏, Dominjon Agnes, 関根正和, 関口繁之, Shibo Shu, 成瀬雅人
  • Organizer: 日本天文学会2016年春季年会
  • Place of Presentation: 首都大学東京（東京都八王子市）
  • Year and Date: 2016-03-16
• [Presentation] 野辺山45m 電波望遠鏡搭載用MKIDカメラの観測システムの構築 (2016)
  • Author(s): 永井誠, 久松俊輔, 新田冬夢, 中井直正, 久野成夫, 今田大皓, 山田淑乃, 関本裕太郎, 木内等, 野口卓, 松尾宏, Dominjon Agnes, 関根正和, 関口繁之, Shibo Shu, 成瀬雅人, 前川淳, 南谷哲宏, 齋藤正雄
  • Organizer: 日本天文学会2016年春季年会
  • Place of Presentation: 首都大学東京（東京都八王子市）
  • Year and Date: 2016-03-16
• [Presentation] 野辺山45m電波望遠鏡搭載に向けた90/150-GHz帯MKIDカメラの開発 (2016)
  • Author(s): 新田冬夢, 中井直正, 久野成夫, 永井誠, 村山洋佑(筑波大学), 関本裕太郎, 福嶋美津広, 三ツ井健
  • Organizer: 日本天文学会2016年秋季年会
  • Place of Presentation: 愛媛大学（愛媛県松山市）
• [Presentation] 南極10 mテラヘルツ望遠鏡搭載用超伝導電波カメラの機械熱設計 (2016)
  • Author(s): 村山洋佑, 新田冬夢, 中井直正, 久野成夫, 永井誠(筑波大学), 関本裕太郎, 都築俊宏(国立天文
  • Organizer: 日本天文学会2016年秋季年会
  • Place of Presentation: 愛媛大学（愛媛県松山市）
• [Presentation] 野辺山45m電波望遠鏡搭載に向けた220-GHz帯超伝導カメラの開発 (2014)
  • Author(s): 新田冬夢, 関本裕太郎, 唐津謙一, 三ツ井健司, 岡田則夫, 野口卓, 松尾宏, 関口繁之, 関根正和, 岡田隆, Shibo Shu, 成瀬雅人, 今田大皓, 瀬田益道, 久野成夫, 中井直正
  • Organizer: 日本天文学会2014年秋季年会
  • Place of Presentation: 山形大学
  • Year and Date: 2014-09-13