超伝導共振器を使ったオンチップ型低分散超広帯域サブミリ波分光計の実証

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25247019
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 河野 孝太郎 東京大学, 理学系研究科, 教授 (80321587)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大島 泰 国立天文台, 野辺山宇宙電波観測所, 助教 (40450184)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 電波天文学 / ミリ波サブミリ波 / 銀河形成・進化 / ダスト / 超伝導

Outline of Annual Research Achievements

宇宙におけるダストに覆われた星形成活動の変遷を探るため、遠赤外線域で顕著に明るい炭素イオンからの[CII]158μm輝線の観測により、ダストに隠された爆発的星形成銀河の系統的な分光観測を可能とする、新しいサブミリ波帯超広帯域分光計DESHIMAの技術実証機の開発を進めている。研究3年次となる平成27年度は、以下のような開発研究を行った。

(1) ASTE望遠鏡に搭載するための光学系の開発を引き続き進めた。チップのアンテナデザインを製作の容易なダブルスロットアンテナに変更したことに合わせ、デザインの改良を進めた。また、高い周波数での性能をアンテナ系も含め最適化すべく、テラヘルツ領域での光学系設計の実績が豊富なデルフト工科大学テラヘルツグループとの議論を行った。実験室での光学系評価に必要となる、シリコンレンズアレイの開発も国立天文台先端技術研究センターとの共同開発研究として開始した。
(2) データ読み出し・及び、解析系ソフトウェアの開発を進めた。昨年度策定したデータフォーマットを用いて実験室評価を進め、フィードバックを図るとともに、超伝導素子 MKIDs からの生データの強度較正手法、解析手法の検討を行い、試験観測で必要となるシステム及びソフトウェアの概念設計、観測モードごとのデータサイズの推定・評価を行った。
(3) DESHIMA搭載に先立って必要となるASTE望遠鏡へのインフラ整備を進めた。冷凍機コンプレッサー用のHe 配管や電源系の整備、チラーの新規導入を行い、チリ現地での敷設準備を行った。

Current Status of Research Progress

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

Reason

実験室評価等が進んでいることに加え、石井峻特任助教の活躍により、ASTE望遠鏡に搭載するために必要なインフラストラクチャーの整備、特に、ヘリウム配管の再敷設など、現実的に容易ではない課題について、関係各方面との調整が進み、実現の目処がついたことなどから、順調に進展していると自己評価している。

Strategy for Future Research Activity

望遠鏡搭載に向けて、より性能の高い装置を安定して稼働させることができるよう、改良を進めて行くと共に、測定計画等の具体化を進める予定である。

Research Products

• [Int'l Joint Research] デルフト工科大学/オランダ宇宙研究所 SRON/フローニンゲン大学(オランダ)
  • Country Name: NETHERLANDS
  • Counterpart Institution: デルフト工科大学/オランダ宇宙研究所 SRON/フローニンゲン大学
• [Int'l Joint Research] 欧州南天天文台 ESO/マックスプランク研究所(ドイツ)
  • Country Name: GERMANY
  • Counterpart Institution: 欧州南天天文台 ESO/マックスプランク研究所
• [Int'l Joint Research] エジンバラ大学(英国)
  • Country Name: UNITED KINGDOM
  • Counterpart Institution: エジンバラ大学
• [Int'l Joint Research] INAOE(メキシコ)
  • Country Name: MEXICO
  • Counterpart Institution: INAOE
• [Int'l Joint Research] マサチューセッツ大学(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: マサチューセッツ大学
• [Journal Article] Submillimeter-HCN Diagram for Energy Diagnostics in the Centers of Galaxies (2016)
  • Author(s): Izumi, T., Kohno, K., Aalto, S., Eapada, D., Fathi, K., Harada, N., and 13 coauthors
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 818 Pages: id.42, 23 pp.
  • DOI: 10.3847/0004-637X/818/1/42
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] New detections of Galactic molecular absorption systems toward ALMA calibrator sources (2016)
  • Author(s): Ando, R., Kohno, K., Tamura, Y., Izumi, T., Umehata, H., Nakai, H.
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 68 Pages: id.6, 11 pp.
  • DOI: 10.1093/pasj/psv110
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Measurement of the Black Hole Mass in NGC 1097 Using ALMA (2015)
  • Author(s): Onishi, K., Iguchi, S., Sheth, K., Kohno, K.
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 806 Pages: id. 39, 8 pp.
  • DOI: 10.1088/0004-637X/806/1/39
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Local Instability Signatures in ALMA Observations of Dense Gas in NGC 7469 (2015)
  • Author(s): Fathi, K., Izumi, T., Romeo, A., Martin, S., Imanishi, M., Hatziminaoglou, E., Aalto, S., Espada, D., Kohno, K., Krips, M., Matsushita, S., Meier, D. S., Nakai, N., Terashima, Y.
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Letters Volume: 806 Pages: L34, 6 pp.
  • DOI: 10.1088/2041-8205/806/2/L34
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The ALMA Patchy Deep Survey: a blind search for [C II] emitters at z~4.5 (2015)
  • Author(s): Matsuda, Y., Nagao, T., Iono, D., Hatsukade, B., Kohno, K., Tamura, Y., Yamaguchi, Y., Shimizu, I.
  • Journal Title: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Volume: 451 Pages: 1141-1145
  • DOI: 10.1093/mnras/stv1044
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Extremely Bright Submillimeter Galaxies beyond the Lupus-I Star-forming Region (2015)
  • Author(s): Tamura, Y., Kawabe, R., Shimajiri, Y., Tsukagoshi, T., Nakajima, Y., Oasa, Y., Wilner, D. J., Chandler, C. J., Saigo, K., Tomida, K., Yun, M. S., Taniguchi, A., Kohno, K., Hatsukade, B., Aretxaga, I., and 13 coauthors
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 808 Pages: id.121, 14 pp.
  • DOI: 10.1088/0004-637X/808/2/121
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Compact Starbursts in z~3-6 Submillimeter Galaxies Revealed by ALMA (2015)
  • Author(s): Ikarashi, S., Ivison, R. J., Caputi, K., Aretxaga, I., Dunlop, J. S., Hatsukade, B., Hughes, D. H., Iono, D., Izumi, T., Kawabe, R., Kohno, K., Lagos, C. D. P., Motohara, K., Nakanishi, K., Ohta, K., Tamura, Y., Umehata, H., Wilson, G. W., Yabe, K., Yun, M. S.
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 810 Pages: id.133, 12 pp.
  • DOI: 10.1088/0004-637X/810/2/133
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] ALMA Observations of the Submillimeter Dense Molecular Gas Tracers in the Luminous Type-1 Active Nucleus of NGC 7469 (2015)
  • Author(s): Izumi, T., Kohno, K., Aalto, S., Doi, A., Espada, D., Fathi, K., Harada, N., Hatsukade, B., Hattori, T., Hsieh, P.Y., and 23 co-authors
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 811 Pages: id. 39, 15 pp.
  • DOI: 10.1088/0004-637X/811/1/39
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] SXDF-ALMA 1.5 arcmin2 Deep Survey: A Compact Dusty Star-forming Galaxy at z = 2.5 (2015)
  • Author(s): Tadaki, K., Kohno, K., Kodama, T., Ikarashi, S., Aretxaga, I., Berta, S., Caputi, K., Dunlop, J. S., Hatsukade, B., Hayashi, M., and 16 coauthors
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Letters Volume: 811 Pages: L3, 6 pp.
  • DOI: 10.1088/2041-8205/811/1/L3
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] ALMA Deep Field in SSA22: A Concentration of Dusty Starbursts in a z = 3.09 Protocluster Core (2015)
  • Author(s): Umehata, H., Tamura, Y., Kohno, K., Ivison, R. J., Alexander, D. M., and 18 coauthors
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Letters Volume: 815 Pages: L8, 6 pp.
  • DOI: 10.1088/2041-8205/815/1/L8
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] Development of DESHIMA for ASTE (2015)
  • Author(s): Ishii, S., Endo, A, Karatsu, K., Kohno, K., Tamura, Y., Oshima, T., Takekoshi, T., Baselmans, J., Yates, S., Baryshev, A., Grim, M., van Rantwijk J., and van der Werf
  • Organizer: ALMA/NRO45m/ASTE/Mopra Users Meeting 2015
  • Place of Presentation: 国立天文台（東京都三鷹市）
  • Year and Date: 2015-10-20 – 2015-10-22
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 宇宙初期の巨大ブラックホール (2015)
  • Author(s): 河野孝太郎
  • Organizer: 超巨大ブラックホール研究推進連絡会 第3回ワークショップ
  • Place of Presentation: 甲南大学（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2015-10-17 – 2015-10-18
  • Invited