2019 Fiscal Year Final Research Report

Direct Detection of Cosmic Acceleration by TMT & High Dispersion Spectrograph

Planned Research

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Project Area	Why does the Universe accelerate? - Exhaustive study and challenge for the future -
Project/Area Number	15H05894
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	National Astronomical Observatory of Japan
Principal Investigator	Usuda Tomonori 国立天文台, TMTプロジェクト, 教授 (10311177)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	美濃島薫電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (20358112) 千葉剛日本大学, 文理学部, 教授 (40324602) 三澤透信州大学, 学術研究院総合人間科学系, 教授 (60513447) 稲場肇国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 研究グループ長 (70356492)
Project Period (FY)	2015-06-29 – 2020-03-31
Keywords	光学赤外線天文学 / 応用光学・量子光工学 / 光コム / 宇宙物理
Outline of Final Research Achievements	With an aim to directly detect the Cosmic Acceleration by TMT's very high dispersion spectrograph in collaboration with Astro-Comb, research & development of instruments and theoretical studies were performed. For accurate wavelength calibration, we succeeded in developing the world’s widest Astro comb which can cover 60% of the optical wavelength, using a fiber laser that has excellent robustness with a proven track record in a long-term operation. The Astro comb system was installed on the high-dispersion spectrograph of the Okayama 188cm telescope, successfully producing the spectrum and standing a long-time　continuous operation. In the theoretical study, we calculate the acceleration of the Solar System with respect to the Local Group of galaxies to quantify changes in the measured redshift due to local motion. We find that accelerations due to Large Magellanic Cloud and M31 cannot be ignored depending on lines of sight, while acceleration towards the Galactic Center dominates.
Free Research Field	観測天文学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	宇宙の加速膨張を引き起こす未知のダークエネルギーの正体は何か？と言った究極的な疑問に答えるべく、天文学だけでなく、理論物理学、応用光学・量子光工学分野と連携することにより、本研究では新しい分野の研究の展開に向けた準備という重要な位置づけを担った。将来のTMTによる長期にわたる安定した高精度高分散観測を実現することで展開される新しい天文学の発展は計り知れないものがある。物理定数が時間的に変化しているのかに答えることは、物理学全体にインパクトを与える。これまでの天文学の枠組みを超え、天文学に革命的なパラダイムシフトを引き起こすばかりでなく、社会に絶大なインパクトを与える課題であることは間違いない。