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Study on evolutionary processes of the Galactic disk based on multi-dimensional data of Cepheid variable stars

Research Project

Project/Area Number 18H01248
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 16010:Astronomy-related
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

松永 典之  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (80580208)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 辻本 拓司  国立天文台, JASMINEプロジェクト, 助教 (10270456)
小林 尚人  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (50280566)
河北 秀世  京都産業大学, 理学部, 教授 (70356129)
馬場 淳一  国立天文台, JASMINEプロジェクト, 特任助教 (90569914)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥15,860,000 (Direct Cost: ¥12,200,000、Indirect Cost: ¥3,660,000)
Fiscal Year 2020: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2019: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2018: ¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000)
Keywords脈動変光星 / 天の川銀河 / 恒星化学組成 / 高分散分光観測 / 渦巻き腕
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、セファイドなどの脈動変光星をトレーサとして、銀河系円盤にある恒星の化学組成がどのように変化してきたかを探る。ターゲットの天体は、すでに金属量が知られている天体と、今後自分たちの観測によって金属量を測定する天体の2グループのセファイドである。前者については、Gaia衛星第2期カタログ(Gaia DR2)による位置・固有運動を用いて銀河系円盤中におけるセファイドの移動などを調査する。後者については、我々の開発したWINERED赤外線分光器のデータを用いてセファイドの化学組成を測定する手法を確立する。
特に、あまり応用が進んでいない赤外線域での高分散分光観測とそのデータ解析の基本的な手法・情報を整備することが大きな目標の一つである。今年度出版した論文のひとつでは、亜鉛とそれより重い元素によって現れる吸収線(9種類の元素からの23本の吸収線)を同定した(Matsunaga et al. 2020, ApJS, 246, 10)。これらの元素は中性子捕獲過程で生じる元素であり、セファイドでそれらの元素の組成を測定できるようになれば銀河系円盤の化学進化にそのような過程が与える影響を調べることができる。また、2019年5月には、イタリアのローマ大学に滞在し、共同研究者のGiuseppe Bono博士ら数名とWINEREDのデータ解析と今後の観測についての議論を進めた。
Gaia DR2を用いた研究としては、セファイドではないが、色等級図上で選んだ1Gyr程度の年齢と考えられる星の分布について調査を行った(Miyachi et al. 2019, ApJ, 882, 48)。それらの星は太陽系近傍に存在する渦状腕(Local Arm)をトレースするものと考えられるが、星形成領域(星間ガスを代表)でトレースされた腕の向きと異なっていて、ガスと恒星の渦状腕の構造が異なることを示唆する。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

WINERED分光器のマゼラン望遠鏡への設置については進捗がやや遅れている。本研究の開始時点では、WINERED分光器はチリ・ラシラ天文台にあった(2017年と2018年に口径3.58mのNTT望遠鏡で観測)。ラシラ天文台は欧州南天天文台(ESO)の観測所の一つであるが、ラスカンパナス天文台から道のり50㎞程度の距離にある。元の計画では、ラシラ天文台から直接ラスカンパナス天文台へ輸送する予定であったが、一度日本に戻して、あらためてチリへ輸送する必要のあることが分かった。そこで、ラスカンパナス天文台での設置や観測について、先方と協議を続けながら、ラシラ天文台から日本、日本からラスカンパナス天文台への輸送を進めることとした。この輸送を行うのにあたっても、様々な制約があって時間がかかってしまったが、3月にWINERED分光器の大部分がラスカンパナス天文台に到着した。ところが、新型コロナウイルス(COVID-19)による混乱により、チリへの出張をキャンセルせざるを得ず、2020年3月に予定していた設置作業を計画通り行うことが出来なかった。
「実績」の欄に記した中性子捕獲元素の吸収線の同定など、すでに得たWINEREDデータを用いた研究についてはおおむね順調に進んでいる。また、今後の観測についての検討も共同研究者らと進めている。

Strategy for Future Research Activity

WINERED分光器のマゼラン望遠鏡への設置については、チリへの出張が可能となったタイミングで現地で行う予定である。また、今後の観測の検討を共同研究者らと進める他、過去の観測ですでに得ていたWINEREDの観測データのうち本研究と関連するものを用いて共同研究を行う。
一方、WINERED分光器以外の装置(例えば、米国IRTF望遠鏡のiSHELL分光器)を用いて、本研究に関わる観測を行って共同研究を進めるための観測提案もすでに提出し、今後さらに観測データを収集する努力を続ける。WINERED分光器と比べて、観測できる天体の範囲やデータの質が制限されるが、研究目的の一部を達成することは可能であり、WINERED分光器での観測の方針を決める上でも参考になる。

Report

(2 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report

Research Products

(35 results)

All 2020 2019 2018 Other

All Int'l Joint Research (8 results) Journal Article (19 results) (of which Int'l Joint Research: 12 results,  Peer Reviewed: 19 results,  Open Access: 4 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 2 results) Remarks (4 results)

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  • [Journal Article] Identification of Absorption Lines of Heavy Metals in the Wavelength Range 0.97-1.32 μm2020

    • Author(s)
      Matsunaga Noriyuki、Taniguchi Daisuke、Jian Mingjie、Ikeda Yuji、Fukue Kei、Kondo Sohei、Hamano Satoshi、Kawakita Hideyo、Kobayashi Naoto、Otsubo Shogo、Sameshima Hiroaki、Takenaka Keiichi、Tsujimoto Takuji、Watase Ayaka、Yasui Chikako、Yoshikawa Tomohiro
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal Supplement Series

      Volume: 246 Pages: 10-10

    • DOI

      10.3847/1538-4365/ab5c25

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] The effect of surface gravity on line-depth ratios in the wavelength range 0.97-1.32μm2020

    • Author(s)
      Jian, M., Taniguchi, D., Matsunaga, N., Kobayashi, N., Ikeda, Y., Yasui, C., Kondo, S., Sameshima, H., Hamano, S., Fukue, K., Arai, A., Otsubo, S., & Kawakita, H.
    • Journal Title

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      Volume: 494 Pages: 1724-1734

    • DOI

      10.1093/mnras/staa834

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  • [Journal Article] The 3D Distribution of Long-period Mira Variables in the Galactic Disk2020

    • Author(s)
      Urago Riku、Omodaka Toshihiro、Nagayama Takahiro、Watabe YuKi、Miyanosita Ryo、Matsunaga Noriyuki、Burns Ross A.
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 891 Pages: 50-50

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ab70b1

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    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Age dating the Galactic bar with the nuclear stellar disc2020

    • Author(s)
      Baba Junichi、Kawata Daisuke
    • Journal Title

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      Volume: 492 Pages: 4500-4511

    • DOI

      10.1093/mnras/staa140

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  • [Journal Article] Fe I Lines in 0.91-1.33 μm Spectra of Red Giants for Measuring the Microturbulence and Metallicities2019

    • Author(s)
      Kondo Sohei、Fukue Kei、Matsunaga Noriyuki、Ikeda Yuji、Taniguchi Daisuke、Kobayashi Naoto、Sameshima Hiroaki、Hamano Satoshi、Arai Akira、Kawakita Hideyo、Yasui Chikako、Izumi Natsuko、Mizumoto Misaki、Otsubo Shogo、Takenaka Keiichi、Watase Ayaka、Asano Akira、Yoshikawa Tomohiro、Tsujimoto Takuji
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 875 Pages: 129-129

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ab0ec4

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  • [Journal Article] Stellar Overdensity in the Local Arm in Gaia DR22019

    • Author(s)
      Miyachi, Yusuke; Sakai, Nobuyuki; Kawata, Daisuke; Baba, Junichi; Honma, Mareki; Matsunaga, Noriyuki; Fujisawa, Kenta
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 882 Pages: 48-48

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ab2f86

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    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] First Detection of A-X (0,0) Bands of Interstellar C2 and CN2019

    • Author(s)
      Hamano Satoshi、Kawakita Hideyo、Kobayashi Naoto、Takenaka Keiichi、Ikeda Yuji、Matsunaga Noriyuki、Kondo Sohei、Sameshima Hiroaki、Fukue Kei、Yasui Chikako、Mizumoto Misaki、Otsubo Shogo、Watase Ayaka、Yoshikawa Tomohiro、Kobayashi Hitomi
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 881 Pages: 143-143

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ab2e0f

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Chemical Compositions of Field and Globular Cluster RR Lyrae Stars. II. ω Centauri2019

    • Author(s)
      Magurno D.、Sneden C.、Bono G.、Braga V. F.、Mateo M.、Persson S. E.、Preston G.、Th?venin F.、Silva R. da、Dall’Ora M.、Fabrizio M.、Ferraro I.、Fiorentino G.、Iannicola G.、Inno L.、Marengo M.、Marinoni S.、Marrese P. M.、Mart?nez-V?zquez C. E.、Matsunaga N.、Monelli M.、Neeley J. R.、Nonino M.、Walker A. R.
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 881 Pages: 104-104

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ab2e76

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  • [Journal Article] The metallicity effect on line-depth ratios in APOGEE H-band spectra2019

    • Author(s)
      Jian Mingjie、Matsunaga Noriyuki、Fukue Kei
    • Journal Title

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      Volume: 485 Pages: 1310-1319

    • DOI

      10.1093/mnras/stz237

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Galactic r-process Abundance Feature Shaped by Radial Migration2019

    • Author(s)
      Tsujimoto, Takuji; Baba, Junichi
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 878 Pages: 125-125

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ab22b3

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Variable Stars in Terzan 5: Additional Evidence of Multi-age and Multi-iron Stellar Populations2019

    • Author(s)
      Origlia L.、Mucciarelli A.、Fiorentino G.、Ferraro F. R.、Dalessandro E.、Lanzoni B.、Rich R. M.、Massari D.、Contreras Ramos R.、Matsunaga N.
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 871 Pages: 114-114

    • DOI

      10.3847/1538-4357/aaf730

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      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Correction of Near-infrared High-resolution Spectra for Telluric Absorption at 0.90-1.35 μm2018

    • Author(s)
      Sameshima, H., Matsunaga, N., Kobayashi, N., Kawakita, H., Hamano, S., Ikeda, Y., Kondo, S., Fukue, K., Taniguchi, D., Mizumoto, M., Arai, A., Otsubo, S., Takenaka, K., Watase, A., Asano, A., Yasui, C., Izumi, N., Yoshikawa, T.
    • Journal Title

      Publications of the Astronomical Society of the Pacific

      Volume: 989 Pages: 074502-074502

    • DOI

      10.1088/1538-3873/aac1b4

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  • [Journal Article] A new and homogeneous metallicity scale for Galactic classical Cepheids2018

    • Author(s)
      Proxauf B.、da Silva R.、Kovtyukh V. V.、Bono G.、Inno L.、Lemasle B.、Pritchard J.、Przybilla N.、Storm J.、Urbaneja M. A.、Valenti E.、Bergemann M.、Buonanno R.、D’Orazi V.、Fabrizio M.、Ferraro I.、Fiorentino G.、Fran?ois P.、Iannicola G.、Laney C. D.、Kudritzki R.-P.、Matsunaga N.、and others
    • Journal Title

      Astronomy & Astrophysics

      Volume: 616

    • DOI

      10.1051/0004-6361/201833087

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  • [Journal Article] A newly identified emission-line region around P Cygni2018

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      Mizumoto, M., Kobayashi, N., Hamano, S., Ikeda, Y., Kondo, S., Sameshima, H., Matsunaga, N., Fukue, K., Yasui, C., Izumi, N., Kawakita, H., Nakanishi, K., Nakaoka, T., Otsubo, S., & Maehara, H.
    • Journal Title

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      Volume: 481 Pages: 793-805

    • DOI

      10.1093/mnras/sty2239

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  • [Journal Article] A near infrared variable star survey in the Magellanic Clouds: The Small Magellanic Cloud data2018

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      Ita Yoshifusa、Matsunaga Noriyuki、Tanabe Toshihiko、Nakada Yoshikazu、Kato Daisuke、Nagayama Takahiro、Nagashima Chie、Kurita Mikio、Nakajima Yasushi、Whitelock Patricia A、Menzies John W、Feast Michael W、Nagata Tetsuya、Tamura Motohide、Nakaya Hidehiko
    • Journal Title

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      Volume: 481 Pages: 4206-4206

    • DOI

      10.1093/mnras/sty2539

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    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] WINERED High-resolution Near-infrared Line Catalog: A-type Star2018

    • Author(s)
      Sameshima Hiroaki、Ikeda Yuji、Matsunaga Noriyuki、Fukue Kei、Kobayashi Naoto、Kondo Sohei、Hamano Satoshi、Kawakita Hideyo、Yasui Chikako、Izumi Natsuko、Mizumoto Misaki、Otsubo Shogo、Takenaka Keiichi、Watase Ayaka、Asano Akira、Yoshikawa Tomohiro
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal Supplement Series

      Volume: 239 Pages: 19-19

    • DOI

      10.3847/1538-4365/aae924

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  • [Journal Article] Galactic rotation from Cepheids with Gaia DR2 and effects of non-axisymmetry2018

    • Author(s)
      Kawata Daisuke、Bovy Jo、Matsunaga Noriyuki、Baba Junichi
    • Journal Title

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      Volume: 482 Pages: 40-51

    • DOI

      10.1093/mnras/sty2623

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  • [Journal Article] First metallicity determination from near-infrared spectra for five obscured Cepheids discovered in the inner disc2018

    • Author(s)
      Inno L、Urbaneja M A、Matsunaga N、Bono G、Nonino M、Debattista V P、Sormani M C、Bergemann M、da?Silva R、Lemasle B、Romaniello M、Rix H-W
    • Journal Title

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      Volume: 482 Pages: 83-97

    • DOI

      10.1093/mnras/sty2661

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      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Luminous AGB variables in the dwarf irregular galaxy, NGC 31092018

    • Author(s)
      Menzies John W、Whitelock Patricia A、Feast Michael W、Matsunaga Noriyuki
    • Journal Title

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      Volume: 483 Pages: 5150-5165

    • DOI

      10.1093/mnras/sty3438

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  • [Presentation] Near-IR windows of precise and detailed chemical measurements2019

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    • Organizer
      Subaru Telescope 20th Anniversary Workshop
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  • [Presentation] ELTs for complex stellar populations around the Galactic Center2018

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      Noriyuki Matsunaga
    • Organizer
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    • Author(s)
      Noriyuki Matsunaga
    • Organizer
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  • [Presentation] Interstllar extinction toward the Galactic bulge2018

    • Author(s)
      Noriyuki Matsunaga
    • Organizer
      The Galactic Bulge at the crossroads
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      https://www.nao.ac.jp/news/science/2020/20200109-jasmine.html

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  • [Remarks] 宇宙の錬金術を観察するためのカギを赤外線域で発見

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      https://www.kyoto-su.ac.jp/news/20200109_859_winered.html

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      https://www.s.u-tokyo.ac.jp/ja/press/2018/6040/

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Published: 2018-04-23   Modified: 2021-01-27  

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