2012 Fiscal Year Annual Research Report
宇宙マイクロ波背景放射と前景放射の高精度成分分離スキームの構築
| Project Area | The Physical Origin of the Universe viewed through the Cosmic Background Radiation - from Cosmological Inflation to Dark Ages - |
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| Project/Area Number |
21111005
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
服部 誠 東北大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (90281964)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大坪 貴文 東北大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (50377925)
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| Project Period (FY) |
2009-07-23 – 2014-03-31
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| Keywords | 宇宙マイクロ波背景放射 / 成分分離 / 遠赤外線天文学 / 宇宙塵 / 銀河磁場 / 磁気流体数値シミュレーション |
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| Research Abstract |
マイクロ波偏光観測データから宇宙マイクロ波背景放射と銀河系内星間物質からのマイクロ波放射の分離を高精度で行う階層ベイズ法を応用した成分分離スキームの開発を実施した。当該年度は、成分分離スキームの骨格を完成する事ができた。開発したスキームのテストに必要不可欠なマイクロ波域で全天の偏光モデルマップを作成するシミュレーターの開発にも着手した。
分離精度向上には、マイクロ波偏光放射を発生している銀河系内星間物質の理解の深化が不可欠である。銀河系内ダストからの全天偏光放射モデルの精度向上を目的として日本の赤外線観測衛星「あかり」が取得した遠赤外線全天探査データから遠赤外線宇宙地図の作成である。一次データを処理し、全天地図を作成する作業に、当科研費で購入した高速クラスター計算機を使用する事で作業効率が飛躍的に向上した。
銀河系内星間物質からのマイクロ波偏光放射のモデル構築には銀河系磁場の物理的モデル作成が不可欠である。これを目指した磁気流体数値シミュレーション(MHD)による銀河系磁場大局構造モデルの作成とその観測的テストを行った。MHDシミュレーションで得られた銀河磁場モデルを銀河系磁場に関する最新観測量によりテストするコードを開発した。MHDシミュレーションは、世界で初めて銀河ガスディスクの現実的な温度である１万度を仮定し、重力ポテンシャルに渦状碗の存在による摂動が加わった時の進化を追う計算に着手した。
三つ目は、銀河乱流磁場の起源を調べるためプラズマ運動論的アプローチによる磁化プラズマの不安定性解析の実施である。研究の途中で、この研究で存在が示された不安定性モード中を相対論的電子が運動することで発生するジッター放射が、新しい銀河系内マイクロ波放射源であるMicrowave HAZE放射の起源として応用できる可能性に気がつき、ジッター放射のスペクトルの解析的モデルの構築に着手した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
成分分離コードの開発と「あかり」遠赤外線宇宙地図作成が遅れた理由は、震災の影響で主力クラスタ計算機がダメージを受けた事である。震災復興予算で２０１１年度中に対応機を導入して頂いたが、全ての設定が完了し主力マシーンとして稼働を開始できたのが２０１２年初夏であった。これにより生じた約１年半の遅れを完全に取り戻す事が出来なかった。MHDシミュレーションが遅れている原因は、計算を進めるうちにこれまで用いて来た計算スキームの根本的問題が次第に明らかになり、これらの解決には最新の計算スキームに基づいたプログラムの開発であることが明らかになったことである。ジッター放射スペクトルモデル構築の遅れが生じた原因は、研究代表である服部が忙しく、落ち着いて考えて研究を進める時間が取れなかったことが原因である。
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| Strategy for Future Research Activity |
「あかり」遠赤外線宇宙地図作成作業を加速するため東北大のクラスタ計算機の半分のCPUを常時「あかり」専用として開放し、更に処理速度の飛躍的向上を援助するため作成メンバーにジョブ管理システムの有効利用を指導する。メモリーを年度末に倍増した。成分分離スキームの開発は、代表者の服部と開発担当の科研費雇用准教授森島が今まで以上に密に連携して、最終年度中の完成を目指す。MHDシミュレーションは、担当している大学院生が幾つかの最新のスキームに基づいたプログラムを開発中で、完成し次第それらを用いて逐次計算を行い、我々の問題に最適なコードを見つける所から研究を進める。ジッター放射モデル構築は、代表者の服部が、ジックリ考えて最後まで答えを出し切る時間を必ず作ることで、最終年度中の完成を目指す。
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[Journal Article] AKARI/IRC 18 micro meter survey of warm debris disks2013
Author(s)
H.Fujiwara, F.Ishihara, T.Onaka, S.Takita, H.Kataza, T.Yamashita, M.Fukagawa, T.Ootsubo, T.Hirao, K.Enya, J.P.Marshall, G.J.White, T.Nakagawa, H.Murakami
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Journal Title
Astronomy & Astrophysics
Volume: 550:A56
Pages: -
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] AKARI Far-infrared all-sky survey maps2012
Author(s)
Y.Doi, S.Komugi, M.Kawada, S.Takita, K.Arimatsu, N.Ikeda, D.Kato, Y.Kitamura, T.Nakagawa, T.Ootsubo, T.Morishima, M.Hattori, M.Tanaka, G.J.White, M.Etxaluze, H.Shibai
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Journal Title
Publications of the Korean Astronomical Society
Volume: 27
Pages: 111-116
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] The filamentary web of star formation2012
Author(s)
G.J.White, Y.Doi, S.Komugi, M.Kawada, S.Takita, K.Arimatsu, N.Ikeda, Y.Kitamura, T.Nakagawa, T.Ootsubo, T.Morishima, M.hattori, M.Tanaka, M.Exxaluze, H.Shibai
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Journal Title
Publications of the Korean Astronomical Society
Volume: 27
Pages: 201-207
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] 「あかり」遠赤外線拡散光全天マッピングXI2013
Author(s)
T.Doi, R.Takita, M.Kawada, S.Matsuura, Y.Kitamura, T.Nakagawa, M.Tanaka, T.Ootsubo, T.Morishima, M.Hattori, S.Komugi, H.Shibai, and "AKARI" team
Organizer
日本天文学会２０１２年度春季年会
Place of Presentation
埼玉大学、さいたま
Year and Date
20130321-20130321
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[Presentation] 「あかり」遠赤外線拡散光全天マップに見られる黄道光微細構造の空間分布2013
Author(s)
T.Ootsubo, M.Hattori, T.Morishima, T.Doi, R.Takita, M.Kawada, S.Matsuura, Y.Kitamura, T.Nakagawa, M.Tanaka, S.Komugi, and "AKARI" team
Organizer
日本天文学会２０１２年度春季年会
Place of Presentation
埼玉大学、さいたま
Year and Date
20130321-20130321
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[Presentation] 「あかり」遠赤外線拡散光全天マッピングX2012
Author(s)
T.Doi, R.Takita, M.Kawada, S.Matsuura, Y.Kitamura, T.Nakagawa, M.Tanaka, T.Ootsubo, T.Morishima, M.Hattori, S.Komugi, H.Shibai, and "AKARI" team
Organizer
日本天文学会２０１２年度秋季年会
Place of Presentation
大分大学、大分
Year and Date
20120920-20120920
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[Presentation] 階層ベイズ偏光成分分離スキームの研究開発（１）2012
Author(s)
T.Morishima, M.Hattori, Y.Chinone
Organizer
新学術領域研究シンポジウム２０１２、「背景放射で拓く宇宙創成の物理 ーインフレーションからダークエイジまでー」
Place of Presentation
高エネルギー加速器機構、つくば
Year and Date
20120726-20120727
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