メタノールメーザー高頻度観測による、大質量星形成時の質量降着率の時間変動の解明

• Project Area: A Paradigm Shift by a New Integrated Theory of Star Formation: Exploring the Expanding Frontier of Habitable Planetary Systems in Our Galaxy
• Project/Area Number: 21H00032
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Ibaraki University
• Principal Investigator: 米倉 覚則 茨城大学, 理工学研究科(理学野), 教授 (90305665)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2023-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000); Fiscal Year 2022: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000); Fiscal Year 2021: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
• Keywords: 大質量星形成 / メタノールメーザー / アクリーションバースト / 質量降着率 / 高頻度モニター観測

Outline of Research at the Start

本研究では、大質量形成時の非定常的な降着率の増加に伴う増光「アクリーション・バースト」の候補現象の検出に最適であると考えられている 6.7 GHz メタノールメーザーを用い、メーザー源の強度モニター観測を日本から観測可能な全てのメーザー源に対して2日に1回以上の高頻度で行う事により、増光を見落とす事なく、いち早く捉えアラートを出す。この事により、「アクリーション・バースト」の発生頻度・増光継続期間・降着率の変動率・普遍性について知見を得る。

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、大質量形成時の非定常的な降着率の増加に伴う増光「アクリーション・バースト」の候補現象の検出に最適であると考えられている 6.7 GHz メタノールメーザーを用い、メーザー源の強度モニター観測を日本から観測可能な全てのメーザー源に対して2日に1回以上の高頻度で行う事により、増光を見落とす事なく、いち早く捉えアラートを出す。この事により、「アクリーション・バースト」の発生頻度・増光継続期間・降着率の変動率・普遍性について知見を得る。
我々が、2012年末から日立 32-m 電波望遠鏡を用いて継続している 6.7 GHz メタノールメーザー源の長期高頻度モニター観測により、バースト発生以前の変動性に基づいて観測ターゲットを絞り込む事は難しい事が分かった。つまり、日本から観測可能な約 450 天体全てに対して、変動を見落とさないよう高頻度 (2日に1回以上の頻度) で観測する必要がある点が明らかになった。
そこで令和4年度には、高萩 32-m 電波望遠鏡において従来は片偏波のみの記録を行なっていたところを、両偏波同時に記録できるようにした。また、観測に用いるパソコンを新しいものに交換するとともに、同パソコンで観測制御ソフトが動作するよう開発を行った。これらによりデータ処理に要する時間を短縮した。また、日立 32-m 電波望遠鏡および高萩 32-m 電波望遠鏡の 2 台を用いて、約 450 天体全てに対する高頻度 (2日に1回以上の頻度) モニター観測を実施した。
その結果、2天体 (G11 および G36 という天体) に対して「アクリーション・バースト」の候補現象、すなわち急激な強度上昇を検出し、世界的なフォローアップ観測網 Maser Monitoring Organization (M2O) に速報を流した。

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] A Keplerian disk with a four-arm spiral birthing an episodically accreting high-mass protostar (2023)
  • Author(s): R.A. Burns, Y. Uno, N. Sakai, J. Blanchard, Z. Fazil, G. Orosz, Y. Yonekura, Y. Tanabe, K. Sugiyama, T. Hirota, Kee-Tae Kim, A. Aberfelds, A.E. Volvach, A. Bartkiewicz, A. Caratti o Garatti, A.M. Sobolev, B. Stecklum, C. Brogan, C. Phillips, D.A. Ladeyschikov, D. Johnstone, G. Surcis, G.C. MacLeod, et al. (全37人)
  • Journal Title: Nature Astronomy Volume: 未定 Issue: 5 Pages: 557-568
  • DOI: 10.1038/s41550-023-01899-w
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The evolution of the H2O maser emission in the accretion burst source G358.93-0.03 (2022)
  • Author(s): O.S. Bayandina, C.L. Brogan, R.A. Burns, A. Caratti o Garatti, J.O. Chibueze, S.P. van den Heever, S.E. Kurtz, G.C. MacLeod, L. Moscadelli, A.M. Sobolev, K. Sugiyama, I.E. Val’tts, and Y. Yonekura
  • Journal Title: Astron. Astrophys. Volume: 664 Pages: A44-A44
  • DOI: 10.1051/0004-6361/202244089
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Mid-Infrared and Maser Flux Variability Correlation in Massive Young Stellar Object G036.70+00.09 (2022)
  • Author(s): M. Uchiyama, K. Ichikawa, K. Sugiyama, Y. Tanabe and Y. Yonekura
  • Journal Title: Astrophys. J. Volume: 936 Issue: 1 Pages: 31-31
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ac866e
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Two periods instead of one in a single 6.7 GHz methanol maser feature in G9.62+0.20E (2022)
  • Author(s): G. C. MacLeod, Y. Yonekura, Y. Tanabe, W. A. Baan, C. L. Brogan, R. A. Burns, J. O. Chibueze, M. Houde, T. R. Hunter, S. E. Kurtz, F. Rajabi, D. P. Smits, B. Stecklum, and K. Sugiyama
  • Journal Title: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters Volume: 516 Issue: 1 Pages: L96-L100
  • DOI: 10.1093/mnrasl/slac083
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Millimeter methanol emission in the high-mass young stellar object G24.33+0.14 (2022)
  • Author(s): Hirota Tomoya、Wolak Pawel、Hunter Todd R and 47 authors
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 74 Issue: 5 Pages: 1234-1262
  • DOI: 10.1093/pasj/psac067
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A flare of 6.668 GHz methanol maser in G36.115+0.552 (2022)
  • Author(s): Yoshihiro Tanabe and Yoshinori Yonekura
  • Journal Title: The Astronomer's Telegram Volume: なし Pages: 15680-15680
  • Open Access
• [Journal Article] Recent updates on the Maser Monitoring Organisation (2022)
  • Author(s): R.A. Burns, A. Kobak, A. Caratti o Garatti, A. Tolmachev, A. Volvach, A. Alakoz, A. Wootten, A. Bisyarina, A. Dzodzomenyo, A. Sobolev, A. Bartkiewicz, A. Aberfelds, B. Stecklum, B. Kramer, C. Macdonald, C. Cyganowski, C. Paco, C. Garcia Miro, C.L. Brogan, D. Li, D. Smits, D. Engels, Y. Yonekura (82人中79番目)
  • Journal Title: Proceedings of Science Volume: 399 Pages: 019-019
  • DOI: 10.22323/1.399.0019
  • Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A Multitransition Methanol Maser Study of the Accretion Burst Source G358.93-0.03-MM1 (2022)
  • Author(s): Bayandina O. S.、Brogan C. L.、Burns R. A.、Chen X.、Hunter T. R.、Kurtz S. E.、MacLeod G. C.、Sobolev A. M.、Sugiyama Koichiro (9番目)、Val’tts I. E.、Yonekura Y.
  • Journal Title: The Astronomical Journal Volume: 163 Issue: 2 Pages: 83-98
  • DOI: 10.3847/1538-3881/ac42d2
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Molecular line search towards the flaring 6.7-GHz methanol masers of G24.33+0.13 and G359.62-0.24: rare maser transitions detected (2021)
  • Author(s): McCarthy T P、Orosz G、Ellingsen S P、Breen S L、Voronkov M A、Burns R A、Olech M、Yonekura Y、Hirota T、Hyland L J、Wolak P
  • Journal Title: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Volume: 509 Issue: 2 Pages: 1681-1689
  • DOI: 10.1093/mnras/stab3040
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] 大質量星形成領域 G24.33+0.14 におけるミリ波メタノール輝線の増光 (2023)
  • Author(s): 廣田朋也、砂田和良 、BURNS Ross A. (国立天文台)、金美京 (大妻女子大学)、元木業人 (山口大学)、 杉山孝一郎 (タイ国立天文学研究所)、米倉覚則 (茨城大学)、Maser Monitoring Organization (M2O)
  • Organizer: 日本天文学会2023年春季年会
• [Presentation] 高萩・日立 32 m 電波望遠鏡の整備運用・状況 2023A (2023)
  • Author(s): 米倉覚則, 田辺義浩, 森泉怜, 百瀬宗武 (茨城大), 知念翼, 孫赫陽, 抱江柊利, 小川英夫 (大阪公大), 清 水祐亮, 元木業人, 新沼浩太郎, 藤沢健太 (山口大), 須藤広志 (岐阜大), 久野成夫 (筑波大), 中川亜紀 治 (鹿児島大), 本間希樹, 小林秀行 (国立天文台), 他 JVN 関係者, 近藤哲朗
  • Organizer: 日本天文学会2023年春季年会
• [Presentation] Detection of the longest periodic variability in 6.7 GHz methanol masers with iMet (2023)
  • Author(s): Yoshihiro Tanabe and Yoshinori Yonekura (Ibaraki U.)
  • Organizer: International Astronomical Union Symposium 380: Cosmic Masers: Proper Motion toward the Next-Generation Large Projects
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] High-cadence 6.7 GHz methanol maser monitoring observations by Hitachi 32-m radio telescope (2023)
  • Author(s): Yoshinori Yonekura, Yoshihiro Tanabe, and Ren Moriizumi (Ibaraki U.)
  • Organizer: International Astronomical Union Symposium 380: Cosmic Masers: Proper Motion toward the Next-Generation Large Projects
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Hitachi and Takahagi 32-m radio telescopes: recent updates (2022)
  • Author(s): Yoshinori Yonekura, Yoshihiro Tanabe, Kenta Fujisawa, Kotaro Niinuma, Hideo Ogawa, Koichiro Sugiyama, Kazuhiro Takefuji, Mareki Honma, Hideyuki Kobayashi, and members of JVN
  • Organizer: 2022 URSI-Japan Radio Science Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] eQ NRO45 observations of the G358.93-0.03 high-mass star forming region (2022)
  • Author(s): Ross Burns et al. (19人中17番目)
  • Organizer: 日本天文学会2022年秋季年会
• [Presentation] 周期的な強度変動を示す 6.7 GHz メタノールメーザーに対するなゆた望遠鏡を用いた近赤外線モニター観測 I (2022)
  • Author(s): 田辺義浩, 米倉覚則（茨城大学）, 土橋一仁, 荒川琉嘉（東京学芸大学）, 岩田悠平（国立天文台）, 杉山孝一郎（タイ国立天文学研究所）, 内山瑞穂（宇宙航空研究開発機構）, 高山正輝（兵庫県立大学）
  • Organizer: 日本天文学会2022年秋季年会
• [Presentation] 高萩 / 日立 32 m 電波望遠鏡の整備状況 2022B (2022)
  • Author(s): 米倉覚則, 田辺義浩, 森泉怜, 百瀬宗武 (茨城大), 知念翼, 増井翔, 山崎康正, 孫赫陽, 抱江柊利, 小川英 夫 (大阪公大), 岡田望 (JAXA), 清水祐亮, 元木業人, 新沼浩太郎, 藤沢健太 (山口大), 須藤広志 (岐阜 大), 久野成夫 (筑波大), 中川亜紀治 (鹿児島大), 本間希樹, 小林秀行 (国立天文台), 他 JVN 関係者
  • Organizer: 日本天文学会2022年秋季年会
• [Presentation] 高萩 / 日立 32 m 電波望遠鏡の整備状況 2022A (2022)
  • Author(s): 米倉覚則, 田辺義浩, 岩田悠平, 岡田望, 伊藤美穂, 高木奏人, 永野稜大, 百瀬宗武, 知念翼, 増井翔, 山崎康正, 孫赫陽, 抱江柊利, 小川英夫, 元木業人, 新沼浩太郎, 藤沢健太, 須藤広志, 久野成夫, 中川亜紀治, 本間希樹, 小林秀行, 他大学間連携 VLBI group
  • Organizer: 日本天文学会2022年春季年会
• [Presentation] 高萩 / 日立 32 m 電波望遠鏡の整備状況 2021B (2021)
  • Author(s): 米倉覚則, 田辺義浩, 岩田悠平, 伊藤美穂, 高木奏人, 永野稜大, 百瀬宗武, 知念翼, 増井翔, 山崎康正, 小川英夫, 元木業人, 新沼浩太郎, 藤沢健太, 須藤広志, 久野成夫, 中川亜紀治, 本間希樹, 小林秀行, 他大学間連携 VLBI group
  • Organizer: 日本天文学会2021年秋季年会
• [Remarks] Ibaraki 6.7 GHz class II methanol maser database
  • URL: http://vlbi.sci.ibaraki.ac.jp/iMet/