2015 Fiscal Year Research-status Report
次世代電波望遠鏡のためのセンチ波・メートル波偏波スペクトル解析ソフトウェアの開発
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26610048
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
高橋 慶太郎 熊本大学, 自然科学研究科, 准教授 (80547547)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 電波天文学 / 宇宙磁場 / 偏波 / マルコフ連鎖モンテカルロ法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
次世代低周波電波望遠鏡Square Kilometre Array (SKA)のパスファインダーであるAustralian SKA Pathfinder (ASKAP)やLOw Frequency ARray (LOFAR)の全天偏波サーベイのためのデータ解析ソフトウェアの開発を行った。特に偏波スペクトルからファラデートモグラフィと呼ばれる手法で磁場・熱的電子・宇宙線電子の視線方向の分布の情報を引き出すアルゴリズムの研究を行った。このソフトウェアではマルコフ連鎖モンテカルロ法（MCMC法）という手法を用いて偏波源に関するモデルパラメータを効率的に探索することに成功している。MCMC法を用いたこのソフトウェアはASKAPの偏波サーベイPOSSUMのデータ解析パイプラインに組み込まれ、実際の観測に備えている。
またRM CLEANと呼ばれる異なるアルゴリズムを用いたソフトウェアの開発も行った。RM CLEANに関しては実際の観測でどの程度の性能を発揮するかをシミュレーションするパフォーマンステストを行い、学術論文として出版した（Miyashita et al. PASJ 2016）。さらに、将来の全天偏波サーベイから得られるrotation measure gridによって宇宙磁場に関してどのような情報が得られるかについても予測し学術論文を出版した（Vacca et al. A&A 2016）。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の予定ではASKAPの偏波サーベイ観測POSSUMが２０１５年度に開始される予定であったが、それが遅延して２０１６年度の開始となった。そのため開発したソフトウェアを実際のデータに適用して宇宙磁場の研究をすることはまだ行われていないが、ソフトウェアの開発自体は順調に進み、POSSUMのデータ解析パイプラインにソフトウェアに組み込むことに成功している。またRM CLEAN法のソフトウェアに関してはパフォーマンスをテストすることも完了している。そのため研究はおおむね順調に進展していると考えることができる。
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| Strategy for Future Research Activity |
MCMC法を用いたソフトウェアをさらに改良し、レプリカ交換法などのより先進的なアルゴリズムを組み込むことを目指す。これにより、従来のMCMC法の弱点、例えばデータフィットの収束が遅かったり、間違ったパラメータ推定を行ってしまったり、を克服する。これによりPOSSUM計画で得られるであろう100万天体という膨大なデータに対応できるようにする。
予定通りPOSSUMサーベイが行われたら開発したソフトウェアを用いてデータ解析を行い、宇宙磁場の研究を行う。特に、銀河の磁場、熱的電子、宇宙線電子の３次元構造を探り、銀河磁場がどのように増幅・維持されているかの研究を行う。さらに視線上に複数の偏波源がある状況でファラデートモグラフィを行い、銀河に付随しない宇宙論的磁場の検出を目指す。
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| Causes of Carryover |
電波望遠鏡ASKAPの偏波サーベイ計画POSSUMは2015年度に観測が開始される予定であったが延期されたため、オーストラリアへの渡航を取りやめたため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
偏波サーベイ計画は2016年度に観測が開始される見込みであるため、それに合わせてオーストラリアに渡航するのに使用する。
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[Journal Article] Using rotation measure grids to detect cosmological magnetic fields -- a Bayesian approach2016
Author(s)
V. Vacca, N. Oppermann, T. Ensslin, J. Jasche, M. Selig, M. Greiner, H. Junklewitz, M. Reinecke, M. Brueggen, E. Carretti, L. Feretti, C. Ferrari, C. A. Hales, C. Horellou, S. Ideguchi, M. Johnston-Hollitt, R. F. Pizzo, H. Roettgering, T. W. Shimwell and K. Takahashi
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Journal Title
Astronomy & Astrophysics
Volume: 未定
Pages: 未定
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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