2021 Fiscal Year Annual Research Report
Study of r-process nucleosynthesis of gravitational wave sources by means of high sensitivity wide-band near infrared spectroscopy
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21H04997
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| Research Institution | National Astronomical Observatory of Japan |
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Principal Investigator |
吉田 道利 国立天文台, ハワイ観測所, 教授 (90270446)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
冨永 望 国立天文台, 科学研究部, 教授 (00550279)
大野 良人 国立天文台, ハワイ観測所, 助教 (20818017)
小山 佑世 国立天文台, ハワイ観測所, 助教 (40724662)
尾崎 忍夫 国立天文台, 先端技術センター, 講師 (60532710)
田中 雅臣 東北大学, 理学研究科, 准教授 (70586429)
本原 顕太郎 国立天文台, 先端技術センター, 教授 (90343102)
守屋 尭 国立天文台, 科学研究部, 助教 (90779547)
柳澤 顕史 国立天文台, ハワイ観測所, 助教 (90311183)
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| Project Period (FY) |
2021-07-05 – 2026-03-31
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| Keywords | 光学赤外線天文学 / 重力波天体 / 中性子星合体 / 補償光学 / 近赤外線分光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
中性子星合体の電磁波対応天体のスペクトルに現れる重元素の特徴を明らかにするため、中性子星合体の電磁波対応天体の網羅的なスペクトル理論モデル構築を行なった。モデル構築はまだ完了していないが、本研究で開発する広帯域近赤外線分光装置により、モデルで予想される特徴を捉えることで、中性子星合体時に合成される重元素量を定量化できるめどをつけることができた。また、遠方超新星の分光観測計画の立案のため、Euclid宇宙望遠鏡による遠方超新星の観測シミュレーションを実施した。その結果、最大で年間10個程度の遠方超新星が本研究課題で製作する広帯域近赤外線装置で観測可能であることが明らかになった。本研究は、遠方超新星研究においても大きな役割を果たすことが期待される。
レーザートモグラフィ補償光学に対応した広帯域近赤外線分光装置の開発については、サイエンス要求から装置仕様の設定を行い、それに基づいて光学系・機械系・冷却系・制御系それぞれのサブシステムの概念設計を開始した。しかし、当初の想定に反し、検出器の欠陥画素が観測データに甚大な悪影響を及ぼすことが判明し、その影響を最小限にする方策を検討する必要が生じた。これに伴い分光装置光学系の追加設計を実施したが、その検討に時間を要したため、分光装置光学系概念設計の完了が年度末にずれ込んだ。そこで、計画を見直し、分光装置光学系の概念設計を優先して実施し、機械系・冷却系・制御系の概念設計は次年度に行うこととした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
科学目標の検討や、準備研究は順調に進み、本研究で目指す中性子星合体による元素合成を解明する観測戦略を練り上げることができている。
一方、広帯域近赤外線分光装置につき、当初の想定に反し、検出器の欠陥画素が観測データに甚大な悪影響を及ぼすことが判明し、その影響を最小限にする方策を検討する必要が生じた。その結果、検出器をわずかにスライドさせながら画像を取得し統計的に処理することで対応できることがわかった。これに伴い分光装置光学系の追加設計を実施したが、この作業に時間を要したため、分光装置光学系概念設計の完了が年度末にずれ込んだ。そこで、計画を見直し、分光装置光学系の概念設計の完了を優先し、分光装置機械系・冷却系・制御系の概念設計は次年度に行うこととした。このため、当初計画よりはやや遅れを生じている。
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| Strategy for Future Research Activity |
中性子星合体の電磁波対応天体の網羅的なスペクトル理論モデル構築をさらに進め、多様な重元素の電離状態に伴う遷移を包括的に扱い、電磁波放射の特徴を精密に予測する。本研究で開発する広帯域近赤外線分光装置の観測で、どのように中性子星合体時に合成される重元素量を定量化するかを詳細に検討する。また、遠方超新星の観測数と、原子核反応の反応率との関係を明らかにし、遠方超新星における鉄までの元素合成に関する研究を進める。
レーザートモグラフィ補償光学に対応した広帯域近赤外線分光装置の開発については、光学系の詳細設計、機械系・冷却系の概念設計と詳細設計、制御系の概念設計を進める。光学系および機械系に関しては、詳細設計に基づいて一部製造を開始する。検出器系は、読み出し回路の準備を行って試験環境を整備し、2023年度からの試験に備える。国立天文台ハワイ観測所と連携して、分光装置のすばる望遠鏡への装着と試験手続きについて検討を行う。
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