「あかり」赤外線全天サーベイデータを用いた宇宙星形成史の統一的解明

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25247016
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 土井 靖生 東京大学, 総合文化研究科, 助教 (70292844)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松浦 周二 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 助教 (10321572) ; 中川 貴雄 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 教授 (20202210) ; 北村 良実 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 准教授 (30183792) ; 巻内 慎一郎 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 研究員 (40626529) ; 川田 光伸 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 准教授 (50280558) ; 大坪 貴文 東北大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (50377925) ; 瀧田 怜 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 研究員 (80644848)
• Project Period (FY): 2013-10-21 – 2017-03-31
• Keywords: 光赤外線天文学

Research Abstract

本研究の基礎データとなる「あかり」遠赤外線マップについて、これまでのものよりも高精度の画像を得るためのデータ解析を行った。検出器の持つ強い非線形性に因り、画像作成に当っては検出器動作やデータ取得時の衛星運用に関する情報を元に、慎重な解析が必要である。主に次のの各点についての改良を行った。1)これまでの複数の遠赤外線観測衛星データとの比較による、強度較正精度の向上、2)検出器シグナルの詳細な解析による、非線型性補正精度の向上、3)検出器感度の長周期ドリフト補正精度の向上、4)検出器ノイズに見られる、読み出し回路起因の周期ノイズの除去、5)月近傍の天域観測時の月からの干渉光の混入パターンの詳細な解析による、干渉光の影響の除去。以上の解析を施した、これまでのものよりも高精度の画像を作成し、これを「あかり」チームメンバーに対し公開した。この画像は今後チームメンバーによる科学解析及びそれと平行したクオリティチェックの後、平成26年度下半期には広く世界の研究者に対し一般公開する予定である。また現在この全天画像データの解析及び精度評価の結果を投稿論文に準備中である。
それと同時に画像データを用いた科学的解析を推進した。「あかり」データの持つ特色は、1)全天を高空間分解能で観測した事による広い空間ダイナミックレンジ、2)全天の多数の天体の観測による、統計的な形質の取得、にまとめられる。この内1)の特色を活かし、全天の星間物質分布を高精度で導出すると共に、空間スケールが>100pc→<0.1pcと大きく変化する星形成活動との関わりを明らかにする、「あかり」データで初めて可能となる解析を進行中である。また2)の特色を活かし、同種の天体画像を多数重ねあわせ、共通する空間構造を高精度で検出するスタッキング解析を各種天体に対して進めており、既にこれらの解析結果を含む初期成果について論文投稿済みである。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本課題の採択通知(10月21日)より実質五ヶ月の研究期間に於いて、既にデータの高精度化及びプロジェクトチーム内への公開を完了し、一般公開へ向けての活動を開始している。また高精度化したデータを用いた科学解析の初期成果の一部については論文投稿済みである。今後高精度化したデータを用いた科学解析を更に推進出来ることから、現在までの達成度は順調であると判断する。

Strategy for Future Research Activity

「あかり」画像データは、星間塵(ダスト)輻射の複数の温度コンポーネントの中で、その主要部分を担う直径0.1μm程度の温かい(温度約20~100K)ダストからの輻射の分布を全天にわたり空間分解能~1'角という高分解能で明らかにした初めてのデータである。
これはIRASやPlanckの観測データと比較して5倍以上の空間分解能の向上に当たる。また温かいダストの温度・柱密度の見積もりには、IRASで問題となった様に、より高温且つ温度非平衡状態のダストからの輻射を取り除く必要があるが、「あかり」は50~180μmの適切な波長カバレッジにより、この正確な切り分けが初めて可能である。これらの特徴を活かし、「あかり」のデータから輻射のスペクトルフィッティングにより温かいダストの温度及び柱密度分布をこれまでに無い高い空間分解能で正確に求める。銀河系星間空間内のダスト分布を求めると共に、その前景成分である、太陽系空間内ダストからの熱輻射分布も求める必要がある。「あかり」の観測から、太陽系内ダストの輻射分布についてもこれまでにない高詳細なデータが得られており、そこからダストの空間分布について高い精度のモデルを構築する事が出来る。これは背景となる銀河系内ダストの空間分布を求める為にも必須の作業である。今年度は以上のダスト空間分布の導出を行い、得られたデータは検証作業の後、出来る限り速やかに一般に公開する。
以上の基礎データ提供作業と並行し、全天画像からのシラスフィラメント構造の抽出やその統計的特徴の解析から、空間スケールの大きく変化する現象に対する「あかり」データのアドバンテージを活かし、星形成初期段階の理解に対する大きな貢献を目指す。
また遠方銀河や銀河団、銀河系内の若いTタウリ型星等のスタッキング観測から、個々の天体に付随する遠赤外線輻射成分の高感度の検出を行う。

Research Products

• [Journal Article] Properties of star forming galaxies in AKARI Deep Field-South (2014)
  • Author(s): Malek, K., Pollo, A., Takeuchi, T.T., Buat, V., Burgarella, D., Malkan, M., Giovannoli, E., Kurek, A., and Matsuura, S.
  • Journal Title: Astronomy and Astrophysics Volume: 562 Pages: A15, 15 pp
  • DOI: 10.1051/0004-6361/201321665
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Multiwavelength study of the high-latitude cloud L1642: chain of star formation (2014)
  • Author(s): Malinen, J., Juvela, M., Zahorecz, S., Rivera-Ingraham, A., Montillaud, J., Arimatsu, K., Bernard, J.-Ph., Doi, Y., Haikala, L., Kawabe, R., Marton, G., McGehee, P., Pelkonen, V.-M., Ristorcelli, I., Shimajiri, Y., Takita, S., Toth, L. V., Tsukagoshi, T., Ysard, N.
  • Journal Title: Astronomy & Astrophysics Volume: 563 Pages: A125, 21pp
  • DOI: 10.1051/0004-6361/201323026&#8206;
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The AKARI Far-Infrared Surveyor young stellar object catalog (2014)
  • Author(s): Toth, L. V., Marton, G., Zahorecz, S., Balazs, L. G., Ueno, M., Tamura, M., Kawamura, A., Kiss, Z. T., Kitamura, Y.
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 66(1) Pages: No. 17, 13 pp
  • DOI: 10.1093/pasj/pst017
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] High-resolution Submillimeter and Near-infrared Studies of the Transition Disk around Sz 91 (2014)
  • Author(s): Tsukagoshi, T., Momose, M., Hashimoto, J., Kudo, T., Andrews, S., Saito, M., Kitamura, Y., et al.
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 783(2) Pages: id. 90, 10 pp
  • DOI: 10.1088/0004-637X/783/2/90
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Extensive [C I] Mapping toward the Orion-A Giant Molecular Cloud (2013)
  • Author(s): Shimajiri, Y., Sakai, T., Tsukagoshi, T., Kitamura, Y., Momose, M., Saito, M., Oshima, T., Kohno, K., Kawabe, R.
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Letters Volume: 774(2) Pages: L20, 7 pp
  • DOI: 10.1088/2041-8205/774/2/L20
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Local Enhancement of the Surface Density in the Protoplanetary Ring Surrounding HD 142527 (2013)
  • Author(s): Fukagawa, M., Tsukagoshi, T., Momose, M., Saigo, K., Ohashi, N., Kitamura, Y., Inutsuka, S., Muto, T., Nomura, H., Takeuchi, T., Kobayashi, H., Hanawa, T., Akiyama, E., Honda, M., Fujiwara, H., Kataoka, A., Takahashi, S. Z., Shibai, H.
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 65(6) Pages: L14, 5 pp
  • DOI: 10.1093/pasj/65.6.L14
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] An Observational Study of the Temperature and Surface Density Structures of a Typical Full Disk around MWC 480 (2013)
  • Author(s): Akiyama, E., Momose, M., Kitamura, Y., Tsukagoshi, T., Shimada, S., Koyamatsu, S., Hayashi, M.
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 65(6) Pages: No.123, 14 pp
  • DOI: 10.1093/pasj/65.6.123
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Observability of YSOs with the WISE and AKARI infrared space observatories (2013)
  • Author(s): Zahorecz , S., Toth, L. V., Marton, G., Ueno, M., Tamura, M., Kawamura, A., Kitamura, Y.
  • Journal Title: Astronomische Nachrichten Volume: 334(9) Pages: 928-931
  • DOI: DOI: 10.1002/asna.201211961
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] YSOs in Taurus-Auriga-Perseus and Orion (2013)
  • Author(s): Zahorecz, L. S., Toth, V., Marton, G., Onishi, T., Balázs, L. G., Feher, O., Kawamura, A., Kitamura, Y., Lisztes, M., Nishimura, A., Pasztor, L., Pinter, S., Racz, I., Tamura, M., Sese, R. M. D., Ueno, M.
  • Journal Title: Proceedings of the International Astronomical Union Volume: 292 Pages: 64-64
  • DOI: 10.1017/S1743921313000446
• [Journal Article] Pattern analysis of young stellar clusters (2013)
  • Author(s): Toth, L. V., Zahorecz, S., Marton, G., Onishi, T., Balazs, L. G., Feher, O., Kawamura, A., Kitamura, Y., Lisztes, M., Nishimura, A., Pasztor, L., Pinter, S., Racz, I., Tamura, M., Ueno, M.
  • Journal Title: Proceedings of the International Astronomical Union Volume: 292 Pages: 113-113
  • DOI: 10.1017/S1743921313000732
• [Journal Article] Large-scale mapping of the massive star-forming region RCW38 in the [CII] and PAH emission (2013)
  • Author(s): Kaneda H., Nakagawa T., Ghosh S. K., Ojha D. K., Ishihara D., Kondo T., Ninan J. P., Tanabe M., Fukui Y., Hattori Y., and 3 coauthors
  • Journal Title: Astronomy and Astrophysics Volume: 556 Pages: id. A92, 9 pp
  • DOI: 10.1051/0004-6361/201321614
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] DUst around NEarby Stars. The survey observational results (2013)
  • Author(s): Eiroa C., Marshall J. P., Mora A., Montesinos B., Absil O., Augereau J. Ch., Bayo A., Bryden G., Danchi W., del Burgo C., and 40 coauthors
  • Journal Title: Astronomy and Astrophysics Volume: 555 Pages: id. A11, 30 pp
  • DOI: 10.1051/0004-6361/201321050
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ALMA Observation of a Protoplanetary Disk around HD 142527 II: Disk Model (2014)
  • Author(s): Takayuki Muto, Misato Fukagawa, Takashi Tsukagoshi, Munetake Momose, Tomoyuki Hanawa, Kazuya Saigo, Akimasa Kataoka, Hideko Nomura, Taku Takeuchi, Eiji Akiyama, Nagayoshi Ohashi, Hideaki Fujiwara, Hiroshi Shibai, Yoshimi Kitamura, Shu-ichiro Inutsuka, Hiroshi Kobayashi, Mitsuhiko Honda, Yusuke Aso, Sanemichi Takahashi
  • Organizer: 日本天文学会2014年春季年会
  • Place of Presentation: 国際基督教大学(東京都三鷹市)
  • Year and Date: 20140319-20140322
• [Presentation] 「あかり」遠赤外線拡散光全天マップに見られる黄道光微細構造III (2014)
  • Author(s): 大坪貴文, 服部誠, 森嶋隆裕, 土井靖生, 瀧田怜, 有松亘, 川田光伸, 松浦周二, 北村 良実, 中川 貴雄, 臼井 文彦, 小麥真也, 田中昌宏, 石原大助, 他「あかり」チーム
  • Organizer: 日本天文学会2014年春季年会
  • Place of Presentation: 国際基督教大学(東京都三鷹市)
  • Year and Date: 20140319-20140322
• [Presentation] 「あかり」データアーカイブプロジェクトの現状(3) (2014)
  • Author(s): 山村一誠、「あかり」チーム
  • Organizer: 日本天文学会2014年春季年会
  • Place of Presentation: 国際基督教大学(東京都三鷹市)
  • Year and Date: 20140319-20140322
• [Presentation] ALMA Observations of the Asymmetrically Gapped Disk around HD 142527 (2013)
  • Author(s): Muto, T., Fukagawa, M., Tsukagoshi, T., Momose, M., Saigo, K., Ohashi, N., Kitamura, Y., Inutsuka, S., Muto, T., Nomura, H., Takeuchi, T., Kobayashi, H., Akiyama, E., Honda, M., Fujiwara, H., Shibai, H., Hanawa, T., Kataoka, A., Takahashi, S.
  • Organizer: The 5th Subaru International Conference, Exoplanets and Disks: Their Formation and Diversity II
  • Place of Presentation: Sheraton Kona Resort & Spa at Keauhou Bay, The Big Island of Hawaii (米国ハワイ州)
  • Year and Date: 20131208-20131212
• [Presentation] AKARI Contribution to the Dust Studies (2013)
  • Author(s): Issei Yamamura and AKARI team
  • Organizer: The Life Cycle of Dust in the Universe: Observations, Theory, and Laboratory Experiments
  • Place of Presentation: Academia Sinica (Taipei, Taiwan)
  • Year and Date: 20131118-20131122