2018 Fiscal Year Research-status Report
Verification of eruptive mass loss scenario in red supergiants
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16K05306
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| Research Institution | National Astronomical Observatory of Japan |
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Principal Investigator |
朝木 義晴 国立天文台, チリ観測所, 准教授 (00332148)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中川 亜紀治 鹿児島大学, 理工学域理学系, 助教 (60535631)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | Red supergiant / Semi-regular variable / Evolved stars / Mass loss |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2017年からALMA最大基線長を含めたサブミリ波技術試験を行なっている。その試験観測の一環で、クウェーサー、原始惑星系円盤、赤色超巨星を観測し、これらの天体に対して最高0.01秒角の角度分解能の撮像性能の検証に成功した。
この試験観測の一環で赤色超巨星VY CMaを観測しており、厚いダストに阻まれ観測が困難であったVY CMa恒星本体の光球面を、ALMAサブミリ波連続波により初めて直接撮像することに成功した。さらに、VY CMaの中心星を直径100天文単位程度で球殻状に取り巻くサブミリ波での水メーザーと一酸化珪素メーザーを0.01秒角の角度分解能により撮像することにも成功した。このメーザー分布は質量損失ガスが星からほぼ等方的に広がる様子を示しているが、一方で連続波で捉えた中心星周囲のダストは非等方に分布している様子が観測できている。VY CMaは現在ほとんど変光を示しておらず、ダストとガスの分布が示す異なる質量損失の様子と星の脈動周期の関連性について調査している。
また、漸近巨星分岐段階にあるOH/IR星の中で、赤色超巨星と同様に非常に長い変光周期を持つ巨星に対する位置天文VLBIを行なった。OH/IR 星は太陽質量の星の進化の末期にあたり、質量放出が非常に大きな時期を迎えた星と考えられている。典型的なミラ型変光星より周期が長いOH/IR 星についても観測例がほとんどないため、系列の確認は進んでいない。2017年末から開始したOH/IR星 NSV25875（周期1748日）の SiOメーザーVLBI観測から、年周視差0.38±0.13 mas（距離 2.60±0.85 kpc）が得られた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
当初の計画では、VLBIにより赤色超巨星周囲の水メーザーや一酸化珪素メーザーの空間分布と時間変化から間欠的質量損失について検証する事を主目的とし、VY CMaは観測対象の1つであった。2017年のALMAサブミリ波最大基線長技術試験で得たVY CMaの撮像結果が非常に良い成果となったため、2018年度よりそのデータ解析に注力して研究を進めている。ただし、ALMA技術試験で得られたデータやその結果の公開にはALMA観測所の試験データ公開ポリシーにより制限されていたため、これまで本研究の成果として発表することができなかった。2019年3月にそのポリシーが変わリ、成果を発表することが可能となった。現在、この成果の発表に向けて準備をしている。
ALMAサブミリ波最大基線長試験結果について3本の技術論文を執筆しており、そのうち本研究代表者は2本の論文を主著として執筆している。1本はすでに草稿が完成し、現在2本目の論文の草稿に取り組んでいる。早ければ今年の6月には2本の論文を同時に投稿する予定である。
上記技術試験の中でVY CMa試験観測結果については、技術論文とは別に科学成果について詳述した査読論文の執筆を準備している。光球の直接撮像を行なったサブミリ波連続波の画像処理と星周囲の質量損失ガスに起因するサブミリ波分子メーザーの画像処理は終えており、現在、これらの画像について恒星本体の輝度温度の推定やガスの速度分布などの解析を推進している。
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| Strategy for Future Research Activity |
【成果発表１】主著で投稿準備中のALMAサブミリ波最大基線長技術試験の成果を報告する技術論文2本について、今年中に投稿し成果発表を行う。また、赤色超巨星VY CMaのサブミリ波撮像結果について星から放出されたダストの分布とガスの動力学的分布について解析を終了し、科学成果を投稿論文としてまとめて成果発表を行う。
【成果発表２】主著で投稿準備中の赤色超巨星S PerのVLBIメーザー観測結果について、投稿論文を完成させ、今年中に投稿し成果発表を行う。
【技術開発】VY CMaをはじめとして、これまでALMAで観測されてきたミリ波・サブミリ波の光球面画像データに対して干渉計の新しい画像合成技術であるスパースモデリングを適用し、さらなる高解像度化を行い光球面の非等方性と非等方質量損失の間の関連について詳細解析を行う。
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| Causes of Carryover |
2018年度は2017年に取得したALMAサブミリ波長基線技術試験の評価に集中していた。この過程で本研究の趣旨に沿う赤色超巨星の試験観測結果について重要な科学的成果が得られたが、試験結果の公開に関してALMA観測所から制限が課せられていたため、それらについて研究会や論文で発表することができず、2018年度当初に成果発表を目的として計上していた予算を使う機会をついに得ることができなかった。
2019年度は、取得したVY CMaの光球面撮像データに対し、さらに高解像画像処理を施すため、スペースモデリングを導入した画像処理を行うための科学計算用のパーソナル・コンピュータを1台購入する。
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[Journal Article] Astrometric VLBI Observations of the Galactic LPVs, Miras, and OH/IR stars2018
Author(s)
Akiharu Nakagawa, Tomoharu Kurayama, Gabor Orosz, Ross A. Burns, Tomoaki Oyama, Takumi Nagayama, Takashi Miyata, Mamoru Sekido, Junichi Baba, keiichi Wada
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Journal Title
Astrophysical Masers: Unlocking the Mysteries of the Universe, Proceedings of the International Astronomical Union, IAU Symposium
Volume: 13
Pages: 365 - 368
DOI
Open Access / Int'l Joint Research
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