2020 Fiscal Year Research-status Report
Observational study of planetary atmosphere with ALMA
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20K04046
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| Research Institution | Kyoto Sangyo University |
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Principal Investigator |
佐川 英夫 京都産業大学, 理学部, 教授 (40526034)
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2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 惑星大気 / 地上観測 / アルマ望遠鏡 / 火星大気 / 金星大気 / JCMT |
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| Outline of Annual Research Achievements |
アルマ望遠鏡を利用して取得された火星・金星データの解析を実施している。解析を進める中で、アルマ望遠鏡の輝度較正システムに、惑星大気の観測データに対して有意な誤差を引き起こす不具合が存在していることが判明した。
アルマ望遠鏡は干渉計データ（相互相関ビジビリティ）を取得する際に、観測天体自身の自己相関ビジビリティで予め規格化したものを記録している。その規格化されたビジビリティを較正する際には、観測天体とは異なる電波源（地球大気の放射）の自己相関ビジビリティの情報を用いている。観測天体自身の自己相関ビジビリティには観測天体の前景に相当する地球大気からの電波放射も含まれており、一般的な天文観測（遠方の暗い天体が観測対象）では、むしろ前景の地球大気放射の方が自己相関ビジビリティに支配的に含まれている場合も多い。そのため、上記のような輝度較正方法でも特に大きな問題は生じないが、その一方で、惑星大気のように空間的に広がった強い電波源を観測した場合には、規格化する際とその較正時とで利用される自己相関データの差異が大きくなり、結果として、本来の惑星大気スペクトルの相互相関ビジビリティが正しくは復元されないことになる。
2020年度は、アルマ望遠鏡の専門家との議論を重ねつつ、この問題が火星・金星データの解析に実際問題としてどの程度の影響を及ぼしているかを精査した。その知見をもとに、誤差導入の不具合を（可能な限り）解決するための再解析プログラムを作成した。
また、10月にはマウナケアのJCMT単一鏡をリモートで利用して金星大気の観測を実施した。この観測は、水星探査機ベピコロンボの金星フライバイ観測の時期とも重なっており、探査機と地上望遠鏡の観測を連携させたデータ解析に繋げる予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
(1) 当初の計画では、年度の早い段階で海外の研究協力者との研究打ち合わせをface-to-faceの直接会合で行い、アルマ望遠鏡の観測結果と比較すべき金星上層大気大循環モデルの数値実験に着手する予定であったが、COVID-19の世界的感染拡大によって、それらの議論開始が大幅に遅れることになった。
(2) また、アルマ望遠鏡を利用した火星大気の追加観測（望遠鏡の空き時間の補充観測提案として採択されていたもので、2020年8月付近に観測が実施される予定であった）も、アルマ観測所の閉鎖（2020年3月からほぼ1年の期間）に伴い、観測不可能となった。
(3) 既に取得されたデータの解析に関しては、輝度較正の不確定性問題が当初の見通し以上に根深く、COVID-19によりアルマ望遠鏡関係者との議論が間延びになってしまったことなども影響して、問題解決方法を導き出すまでに時間を要した。
これらの遅延に関しては、徐々にではあるが研究進度復旧の目処が立ちつつある。
(1)については、Zoomのオンライン会議システムを用いた研究打ち合わせで対応し、(3)についても2020年度末の段階で不具合解決用の再解析プログラムをテストする段階まで来ている。(2)に関しては残念ながらリカバリーが不可能であり（既に火星が地球から遠ざかってしまったため）、次期観測好機に観測計画を再提案する必要がある。
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| Strategy for Future Research Activity |
2021年度は、前年度の遅れを取り戻すべく、以下の課題に集中的に取り組む。
(1) アルマデータの輝度較正不具合への対処。不具合解決の為の再解析プログラムを現在テスト中である。その効果を評価し、不具合修正が上手く機能していることが確定すれば、他の金星データに対しても同様の再解析処理を行う。その結果を論文としてまとめ、学術誌に投稿する。
(2) (1)の結果を受け、再処理した金星アルマデータと金星上層大気大循環モデルのシミュレーション結果とを比較する。
現在の見通しとしては、年度前半に(1)を達成し、年度後半は(2)に専念することが可能であると考えている。
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| Causes of Carryover |
COVID-19の影響で海外望遠鏡を利用した観測が中止となり（一部はオンライン操作を利用してのリモート観測で実施）、また、国際学会への出張および海外の研究協力者との研究打ち合わせ出張が全てキャンセルとなったため、海外出張旅費として計上していた分が執行されなかった。この旅費に関しては、2021年度に計画されている観測への出張旅費として（COVID-19の状況が許すようであれば）利用する計画である。
また、2020年度中には新規観測が実施されなかった関係で、それらの新規観測データの解析処理用に当初想定していた計算機の購入も2021年度に繰り越すこととした。
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[Journal Article] HDO and SO2 thermal mapping on Venus2020
Author(s)
Encrenaz T.、Greathouse T. K.、Marcq E.、Sagawa H., Widemann T., Bezard B., Fouchet T., Lefevre F., Lebonnois S., Atreya S. K., Lee Y. J., Giles R., Watanabe S., Shao W., Zhang X., Bierson C. J.
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Journal Title
Astronomy & Astrophysics
Volume: 639
Pages: A69-A69
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Dayside cloud top structure of Venus retrieved from Akatsuki IR2 observations2020
Author(s)
Sato T.M., Satoh T., Sagawa H., Manago N., Lee Y.J., Murakami S., Ogohara K., Hashimoto G.L., Kasaba Y., Yamazaki A., Yamada M., Watanabe S., Imamura T., Nakamura M.
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Journal Title
Icarus
Volume: 345
Pages: 113682-113682
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Phosphine gas in the cloud decks of Venus2020
Author(s)
Greaves J. S., Richards A. M. S., Bains W., Rimmer P. B., Sagawa H., Clements D. L., Seager S., Petkowski J. J., Sousa-Silva C., Ranjan S., Drabek-Maunder E., Fraser H. J., Cartwright A., Mueller-Wodarg I., Zhan Zh., Friberg P., Coulson I., Lee E., Hoge J.
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Journal Title
Nature Astronomy
Volume: －
Pages: －
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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