2016 Fiscal Year Research-status Report
ブラックホール近傍のゆがんだ時空の測定を目指した星の高精度視線速度測定法の研究
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15K13463
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| Research Institution | Miyagi University of Education |
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Principal Investigator |
西山 正吾 宮城教育大学, 教育学部, 准教授 (20377948)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 天文学 / ブラックホール / 赤外線 / 分光 / 相対性理論 / 星 / ドップラー効果 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、星の視線速度の測定方法の確立である。私たちは、銀河系の中心にある巨大ブラックホールSgr A* を周回する星の近赤外線分光観測を進めている。この観測により、星の視線速度の時間変化をモニターする。その結果、ブラックホールによって歪められた時空情報を得る、ということがこのプロジェクトの最終目的である。
まず、研究に必要なデータが着実に得られている。2014年、2015年に引き続き、2016年にも観測データが得られた。
次に、データ解析方法の検討が大きく進展した。データ解析における最も重要な点は、波長較正である。波長較正の良し悪しによって、視線速度の測定精度が大きく左右される。較正方法は3つある。トリウムアルゴンランプを使う方法、地球大気のOH夜光輝線を使う方法、そして地球大気の吸収線を使う方法である。また、それぞれの方法の中でも、どのタイミングで得られたデータを使うか、得られたデータのどの部分を使うかによって測定精度が変わりうる。
今年度の検討により、大気吸収線、OH夜光、ランプの順番で波長較正の精度が良いことがわかった。また、大気吸収線を使った較正方法は、この研究では使いづらいこともわかった。よってOH夜光を用いた波長較正方法を今後採用することが決まった。この方法(測定精度約4km/s)はベストではないものの、本研究に必要とされている 10 km/s の精度を十分に達成している。
さらに、ターゲットであるS2という星自身の視線速度測定精度の検証も進んだ。上記のように波長較正方法が改善されたことで、S2の視線速度測定精度も向上した。2016年に得られた160分積分のデータでは、13 km/s の測定精度が得られた。観測時間が十分に得られれば、目標である10 km/sの達成が十分可能であることがわかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
まず、引き続き順調にデータを取得している。2014年、2015年に続き、2016年度にもデータを得ることができた。観測機会は2回、2016年5月と7月であった。残念ながら7月は天候に恵まれなかった。星は見えていたものの、水蒸気量が多く、大気中の光の散乱の影響が大きかったため、データは取得できなかった。しかし、5月には天候にも恵まれ、検討に必要なデータを取得することができた。なお、2017年も観測時間を得ることができた。これによりさらに検討が深まることが期待できる。
次に、データ解析方法を検討した結果、当初の目標が達成可能であることが確認できた。2016年度のデータで得られた視線速度測定精度は13 km/s であった。このうち系統誤差による成分は20-30%であると見積もった。つまり観測時間が長くなり、統計誤差が小さくなれば、目標としている10 km/sという精度が達成できることがわかった。2016年は、観測時間のうち約半分が、天候に恵まれなかった。つまり今得られている観測時間で、天候さえ良好であれば、本研究の目標は達成できることがわかった。
さらに、理論的な研究も進んでいる。相対性理論の専門家との共同研究を始めたことで、観測データの解釈や観測計画立案がより明確にできるようになった。(一般相対論効果も含めた)理論的に予想される視線速度の時間変化と観測結果も比較できるようになった。このことにより、重要な観測時期や、その時に得られる相対論効果の検出有意性などを検討、計算できるようになった。これらのことから本研究は、当初の予想以上に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度である2017年度は、さらなる観測とデータ解析、そして星がブラックホールに最接近する2018年の観測計画の立案が重要な課題となる。
まず2017年5月に、新たな観測時間を得ることができた。今回は4半夜が割り当てられており、今まで以上のデータの取得が期待できる。また2017年後半にも観測時間を得るために、申請を済ませている。
今年度最も重要な研究は、2018年の観測計画の立案である。ブラックホールに最接近する2018年のいつ、どれくらいの頻度で観測する必要があるのか、2017年のうちに計画を立てておく必要がある。最接近時期は2018年3月-4月と予想されている。最接近前は、天体と太陽とが同じ方向にあるため、残念ながら観測が難しい。最接近時とその後の観測は可能である。理論から予想される視線速度変化を勘案し、観測時期を検討する。またその観測によって一般相対論効果をどれくらいの有意性で検出できるのか、計算しておく。
また、すばる望遠鏡以外の装置を用いた観測の検討も行う。北半球にあるすばる望遠鏡での観測は、4月以降でないと難しい。一方南半球にある望遠鏡を使えるのならば、約1ヶ月早い時期の観測が可能である。海外の研究者との共同研究もすでに始めているので、南半球での観測の可能性について検討する。
さらに、得られた視線速度変化に対する理論との比較方法の検討も進める。理論家との共同研究を始めたことで、観測結果と、相対論効果を含めた理論曲線との直接比較が可能になった。この比較から、特にブラックホールの質量をどれくらいの精度で決定することができるのか、検討を進める。
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| Causes of Carryover |
2016年後半にすばる望遠鏡の主鏡の再蒸着が予定されており、観測回数が予想より少なかったため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度の旅費として用いる。
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[Journal Article] V5852 Sgr: an unusual nova possibly associated with the Sagittarius stream2016
Author(s)
E. Aydi, P. Mroz, P. A. Whitelock, S. Mohamed, L. Wyrzykowski, A. Udalski, P. Vaisanen, T. Nagayama, M. Dominik, A. Scholz, H. Onozato, R. E. Williams, S. T. Hodgkin, S. Nishiyama, M. Yamagishi, A. M. S. Smith, T. Ryu, A. Iwamatsu, I. Kawamata
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Journal Title
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
Volume: 461
Pages: 1529-1538
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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