2017 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 – 2019-03-31
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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 |
本研究の科学的な目標は、銀河系の中心にある巨大ブラックホールの作り出す時空を調べることにある。そのための観測対象が、ブラックホールを周回する星である。この星を分光観測し、視線速度を測定する。この視線速度の時間変化を調べることで、ブラックホールを周回する星の運動情報が得られる。この運動はブラックホールが作り出す時空に従う。よって星の運動を調べることで、ブラックホールの性質や、ブラックホールによる相対論効果などを調べることができる。
本研究では、2014年から2016年にすばる望遠鏡で得られたデータを精査することで、高い精度で星の視線速度を測定できる、ということを示すことができた。従来の方法では、ブラックホール周囲の星の視線速度測定精度は平均30km/s程度であった。これではブラックホールの質量に強い制限をつけたり、相対論効果を確実に検出したりすることができない。そこで私たちは、波長分解能の高い近赤外線分光器を使うことにより、測定精度が高くなることを示した。またデータ解析方法にも新たな手法を加えることで、2016年の測定データに対して約13km/sの精度が得られた。この精度は、これまでの観測でもっとも高い。本研究の目的は、星の視線速度測定方法を確立すること、高い精度で測定できるという実績を示すことであり、これらの目標は達成できたと考える。
さらに私たちはデータ解析を進め、星の視線速度が大きく変化していることを確認した。本書類の作成時点で、2017年と2018年3月のデータの解析も終了した。これらの間に視線速度が2000km/s以上も変化し、4000km/sに達していることを確認することができた。 この星に対し、これだけの大きな視線速度を測定できたのは、本研究が世界で初めてである。このように本研究の目的はほぼ達成され、さらに発展している段階だと言える。
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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
当初の期待通り、観測時間が十分に得られらば10km/sに迫るような視線速度の測定精度が得られる、という結果が得られた。その結果は、Publicaitons of Astronomical Society of Japanから出版される予定である。
また本研究の進展において最も大切なのは、2018年における十分な時間の確保である。本研究は、その観測時間を得るための重要な準備段階であった。本研究の進展と、サイエンスのさらなる発展の重要性が認められ、2018年前半期に、すばる望遠鏡のintensive programとして採択された。これにより、2018年3月から7月の間に17回の観測機会を得られることになった。本研究はモニター観測であり、しかも2018年に大切な機会が集中している。そのような中で、2018年に多くの機会を得られたことは、本研究の進展に加え、激しい国際競争の中で良い結果を示す上でも重要であった。このように期待した結果が出ていることに加え、多くの観測機会が得られたことにより、本研究は当初の計画以上に進展していると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
2018年にたくさんの観測機会を得られるようになったため、この研究が大きく進展する可能性が高くなった。まずこの機会を活かし、確実に星の視線速度の変化を追うことが大切である。機会が多いとはいえ、天候には左右される。また難しい観測であるため、装置の不具合の影響も受けやすい。これまでの経験を活かして、観測中にもこれらの問題にうまく対応する必要がある。
また必要なデータを確実に取得するためには、観測後できるだけ早く解析をする必要がある。2018年は特に視線速度の変化が大きいと予想されているが、どの時期にどの速度に到達するのか、予想モデルによって大きな違いがある。本研究の測定方法では、観測できる波長範囲に制限がある。この制限内でデータを取得できるよう、事前の観測データから予想しておく必要がある。
さらに観測データから、ブラックホールの時空情報を取り出すための手法も確立しなければならない。ブラックホールの質量や、星の運動情報を決めるためには、星の運動を一般相対論を含めて計算し、観測結果と比較しなければならない。さらにその中でもっともらしいパラメータを決め、その誤差を計算する必要がある。これらの解析を行うための手法を確立する。
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| Causes of Carryover |
2017年度のハワイへの出張のうち1回は、共同研究者が行うことになったため、そのための旅費を支出する必要がなくなった。また2018年度に多数の観測機会が得られたため、そちらの旅費に使うために、2018年度までの研究期間の延長を申請した。
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Research Products
(11 results)
