紫外線における時間領域天文学の開拓

• 研究課題/領域番号: 17H04829
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 天文学
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 谷津 陽一 東京工業大学, 理学院, 准教授 (40447545)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 24,700千円 (直接経費: 19,000千円、間接経費: 5,700千円); 2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2019年度: 9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円); 2018年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円); 2017年度: 7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円)
• キーワード: 紫外線 / 時間領域天文学 / 重力波 / 超新星ショックブレイクアウト / 超小型衛星 / 産学連携 / 重力崩壊型超新星 / ショックブレイクアウト / マルチメッセンジャー天文学 / 時間領域天文 / マルチメッセンジャー天文 / キューブサット / 超新星 / 突発天体

研究成果の概要

本研究は重力波対応天体からの電磁波放射や超新星ショックブレイクアウトの極早期観測により、紫外線をトリガーとしたマルチメッセンジャー時間領域天文学を世界で最初に実現する試みである。この目的のため250-300nmに感度を持つ衛星用紫外線望遠鏡を開発し、これを搭載する衛星システムの概念設計を実施した。これらの予備設計を根拠に宇宙研の小規模計画予算を獲得してフライトモデル製造に着手し、またJAXAの革新的衛星技術実証3号機での打ち上げ枠を獲得した。当初の計画どおり、2022年度の打ち上げをほぼ実現しつつある。

研究成果の学術的意義や社会的意義

これまで、日本での超小型衛星開発は工学技術実証が基本であったが、本研究では初めてサイエンスを主目的とする衛星計画を立ち上げ、実際の打ち上げまで極めて短い期間で実現した。結果として、我々が世界で最初に紫外線広視野サーベイを実現できる見込みである。これは、望遠鏡開発だけでなし得たものではなく、観測技術を恒星姿勢計に転用して国産衛星の性能を大幅に底上げできたことが大きく、すでに大学、企業、JAXA等から商談を受けている。このような機動的な事業化は、我々が独自に提唱する「持ち寄りパーティー型」の産学連携に依るところであり、今後の宇宙科学・ビジネスのモデルケースとなるだろう。

研究成果

• [国際共同研究] カリフォルニア工科大/ジェット推進研究所(米国)
• [国際共同研究] 南洋工科大/シンガポール国際大学(シンガポール)
• [国際共同研究] Goonhilly Earth Station Ltd(英国)
• [国際共同研究] ハンガリー工科経済大学(ハンガリー)
• [国際共同研究] カリフォルニア工科大/NASAジェット推進研究所/NASAゴダードスペースフライトセンター(米国)
• [雑誌論文] J-GEM optical and near-infrared follow-up of gravitational wave events during LIGO’s and Virgo’s third observing run (2021)
  • 著者名/発表者名: Sasada Mahito et al.
  • 雑誌名: Progress of Theoretical and Experimental Physics 巻: 007 号: 5 ページ: 1-25
  • DOI: 10.1093/ptep/ptab007
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Attitude Determination Algorithm Using Earth Sensor Images and Image Recognition (2021)
  • 著者名/発表者名: Yuhei Kikuya, Yohei Iwasaki, Yoichi Yatsu, Saburo Matunaga
  • 雑誌名: TRANSACTIONS OF THE JAPAN SOCIETY FOR AERONAUTICAL AND SPACE SCIENCES 巻: 64 号: 2 ページ: 82-90
  • DOI: 10.2322/tjsass.64.82
  • NAID: 130007994767
  • ISSN: 0549-3811, 2189-4205
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A GPU-accelerated image reduction pipeline (2020)
  • 著者名/発表者名: Niwano Masafumi、Murata Katsuhiro L、Adachi Ryo、Wang Sili、Tachibana Yutaro、Yatsu Yoichi、Kawai Nobuyuki、Shimokawabe Takashi、Itoh Ryosuke
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 73 号: 1 ページ: 14-24
  • DOI: 10.1093/pasj/psaa091
  • 査読あり
• [雑誌論文] GROWTH on S190425z: Searching Thousands of Square Degrees to Identify an Optical or Infrared Counterpart to a Binary Neutron Star Merger with the Zwicky Transient Facility and Palomar Gattini-IR (2019)
  • 著者名/発表者名: Coughlin Michael W., Yatsu et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 885 号: 1 ページ: L19-L19
  • DOI: 10.3847/2041-8213/ab4ad8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Conceptual design of a wide-field near UV transient survey in a 6U CubeSat (2018)
  • 著者名/発表者名: Yatsu Yoichi , Ozawa Toshiki , Mamiya Hideo , Kawai Nobuyuki , Kikuya Yuhei , Matsushita Masanori , Matunaga Saburo , Bilgi Pavaman , Nikzad Shouleh , Kulkarni Shrinivas R. , et al.
  • 雑誌名: Space Telescopes and Instrumentation 2018: Ultraviolet to Gamma Ray 巻: - ページ: 1-12
  • DOI: 10.1117/12.2313026
  • オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 超小型の課題 (2022)
  • 著者名/発表者名: 谷津陽一
  • 学会等名: 高エネルギー宇宙科学連絡会・第21回高宇連研究会「今後の高宇連宇宙科学ミッション推進へ向けて」
  • 招待講演
• [学会発表] Ultraviolet Transient Explorer "PETREL (Umi-TSUBAME)" (2021)
  • 著者名/発表者名: Yoichi YATSU
  • 学会等名: Multi-messenger Astrophysics of Explosive Transients - Gravitational wave physics and astronomy: Genesis, Area Workshop 2021 Autumn -
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 陸・海域観測分光ビジネス実証および紫外線天文衛星 “うみつばめ” (2021)
  • 著者名/発表者名: 谷津陽一
  • 学会等名: 第65会宇宙科学技術連合講演会
• [学会発表] 小型衛星搭載用高性能スタートラッカの性能評価 (2021)
  • 著者名/発表者名: 中村倫敦
  • 学会等名: 第65会宇宙科学技術連合講演会
• [学会発表] 天文学から始まるSDGs衛星「うみつばめ計画」 (2021)
  • 著者名/発表者名: 谷津陽一
  • 学会等名: Tokyo Tech Research Festival
  • 招待講演
• [学会発表] PETREL: Platform for Extra and Terrestrial Remote Examination with LCTF (2021)
  • 著者名/発表者名: Yoichi Yatsu
  • 学会等名: Small Satellite Conference 2021
  • 招待講演
• [学会発表] 超小型衛星で切り拓く紫外線時間領域天文学 (2021)
  • 著者名/発表者名: Yoichi Yatsu
  • 学会等名: 宇宙科学シンポジウム
• [学会発表] Development of transient detection method and GPU-accelerated image reduction pipeline (2020)
  • 著者名/発表者名: Katsuhiro Murata
  • 学会等名: SPIE
  • 国際学会
• [学会発表] Origin of the in-orbit instrumental background of the Hard X-ray Imager onboard Hitomi (2020)
  • 著者名/発表者名: Kouichi Hagino
  • 学会等名: SPIE
  • 国際学会
• [学会発表] Origin of the in-orbit instrumental background of the Hard X-ray Imager onboard Hitomi (2020)
  • 著者名/発表者名: Naoki Ogino
  • 学会等名: SPIE
  • 国際学会
• [学会発表] High-redshift gamma-ray burst for unraveling the Dark Ages Mission: HiZ-GUNDAM (2020)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Yonetoku
  • 学会等名: Gravitational wave physics and astronomy: Genesis, KICKOFF workshop
  • 国際学会
• [学会発表] Engineering Model Development Status of HIBARI: Micro Satellite for Technology Demonstration of Variable Shape Attitude Control (2020)
  • 著者名/発表者名: Kei Watanabe
  • 学会等名: 宇宙科学技術連合講演会
• [学会発表] Engineering Model Development of HIBARI: MicroSatellite for Technology Demonstration of Variable-Shape Attitude Control (2020)
  • 著者名/発表者名: Kei Watanabe
  • 学会等名: Small Satellite Conference
  • 国際学会
• [学会発表] 深層学習を応用した革新的地球センサ・スタートラッカーの開発 (2020)
  • 著者名/発表者名: 谷津 陽一
  • 学会等名: JAXA革新的衛星技術実証ワークショップ 2020
  • 招待講演
• [学会発表] 世界初の紫外線時間領域天文衛星打ち上げへ (2020)
  • 著者名/発表者名: 谷津 陽一
  • 学会等名: 第11回光赤外線大学間連携ワークショップ
  • 招待講演
• [学会発表] 6U CubeSat for Ultraviolet Time-Domain Astronomy (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoichi Yatsu, Nobuyuki Kawai, Shrinivas Kulkarni, Saburo Masunaga, Kiyono Miyamoto,, Kenichi Sasaki, Hiroki Ando, Tsuyoshi Nakashima
  • 学会等名: Small Satellite Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Ultra wide-field UV transient exploration satellite Hibari (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoichi Yatsu, Nobuyuki Kawai, Shouleh Nikzad, Shrinivas Kulkarni, Nozomu Tominaga, Masaomi Tanaka, Tomoki Morokuma, Naotaka Suzuki, Saburo Matunaga, Norihide Takeyama, Akihito Inokuchi
  • 学会等名: The Fourth COSPAR Symposium Small Satellites for sustainable Science and Development
  • 国際学会
• [学会発表] Development and Initial On-orbit Performance of Multi-Functional Attitude Sensor using Image Recognition (2019)
  • 著者名/発表者名: Yohei Iwasaki, Yuhei Kikuya, Toshiki Ozawa, Yusuke Shintani, Yuto Masuda, Kei Watanabe, Hideo Mamiya, Hiroki Ando, Tsuyoshi Nakashima, Yoichi Yatsu, Saburo Matunaga
  • 学会等名: Small Satellite Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Concept Design and Development of 30kg Microsatellite HIBARI for Demonstration of Variable Shape Attitude Control (2019)
  • 著者名/発表者名: Kei Watanabe, Yuhei Kikuya, Yusuke Shintani, Kenichi Sasaki, Hiroki Ando, Tsuyoshi Nakashima, Kiyono Miyamoto, Kaoru Matsubara Saburo Matsunaga , Yoichi Yatsu
  • 学会等名: Small Satellite Conference
  • 国際学会
• [学会発表] 突発天体探査のための超広視野紫外線サーベイ計画 (2019)
  • 著者名/発表者名: 谷津 陽一、間宮英生、小澤俊樹、河合誠之、冨永望、田中雅臣、諸隈智貴、S.R.Kulkarni、P Bilgi、S.Nikzad、新谷勇介、菊谷侑平、松永三郎、武山芸英、江野口章人
  • 学会等名: 超小型衛星利用シンポジウム
• [学会発表] 紫外線広視野サーベイのためのキューブサットの開発 II (2019)
  • 著者名/発表者名: 谷津陽一, 間宮英夫, 小澤俊貴, 河合誠之, 新谷勇介, 菊谷侑平, 松永三郎, 冨永 望, 田中雅臣, 諸隈智貴, Shouleh Nikzad, Pavaman Bilgi, Shrinivas Kulkarni, 武山芸英, 江野口章人
  • 学会等名: 日本天文学会2019春季年会
• [学会発表] 紫外線広視野サーベイのための超小型衛星開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 谷津 陽一、小澤俊貴、間宮英生、河合誠之 、 菊谷侑平、松下将典、松永三郎 、S. Nikzad, P. Bilgi, S.R. Kulkarni、冨永望、田中雅臣、諸隈智貴、坂本貴紀、N. Vasquez
  • 学会等名: 高エネルギー宇宙物理学連絡会研究会（2018）
• [学会発表] 紫外線広視野サーベイのためのキューブサット開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 谷津 陽一、間宮英生、小澤俊貴、河合誠之、 菊谷侑平、松下将典、松永三郎、 冨永望、田中雅臣、諸隈智貴、S. Nikzad、P. Bilgi、S.R. Kulkarni、坂本貴紀、武山芸英、江野口章人
  • 学会等名: 日本天文学会2018年春季年会
• [学会発表] WIDE-FIELD UV SURVEY FOR THE EARLY PHASE EMISSION FROM GW SOURCES (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoichi Yatsu, Nobuyuki Kawai, Saburo Matunaga, Shouleh Nikzad, Shrinivas Kulkarni, Nozomu Tominaga, Yuhei Kikuya, Pavaman Bilgi, Masanori Matsushita, Masaomi Tanaka, Tomoki Morokuma, Hideo Mamiya, Yusuke Shintani, Norihide Takeyama, Akito Enokuchi
  • 学会等名: 42nd COSPAR Scientific Assembly 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Status report of the Wide-Field UV Space Telescope (2018)
  • 著者名/発表者名: Y. Yatsu, T. Ozawa, H. Mamiya, N. Kawai, S. Matunaga, S. Nikzad, P. Bilgi, S. Kulkarni, N. Tominaga, M. Tanaka, T. Morokuma, T. Sakamoto, N. Vasquez, on behalf of Hibari team
  • 学会等名: GW Genesis Annual meeting 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Micro-satellite for Ultraviolet Transient Exploration (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Yatsu, T. Ozawa, S. Harita, N. Kawai, K. Tawara, S. Matunaga, S. Nikzad P. Bilgi, S. Kulkarni, N. Tominaga, M. Tanaka, T. Morokuma, T. Sakamoto, N. Vasquez, on behalf of Hibari team
  • 学会等名: Astrorob2017
  • 国際学会
• [学会発表] 超小型衛星による広視野・紫外線サーベイ (2017)
  • 著者名/発表者名: 谷津陽一、小澤俊貴、間宮英生、河合誠之、菊谷侑平、松永三郎、S.Nikzad、P.Bilgi、S.R.Kulkarni、冨永望、田中雅臣、諸隈智貴、坂本貴紀、N.Vasquesz
  • 学会等名: 2017GRB研究会
  • 招待講演
• [備考] うみつばめ Project PETREL
  • URL: http://www.hp.phys.titech.ac.jp/umitsubame/
• [備考] HIBARI -ひばり- 可変形状姿勢制御実証衛星
  • URL: http://lss.mes.titech.ac.jp/hibari_index/
• [備考] 可変形状姿勢制御実証衛星「ひばり」を開発
  • URL: https://www.titech.ac.jp/news/2021/061997
• [備考] 革新的衛星技術実証3号機
  • URL: https://www.kenkai.jaxa.jp/kakushin/kakushin03.html#petrel
• [備考] 産学連携のチームによる陸・海観測超小型衛星プロジェクト
  • URL: https://www.titech.ac.jp/news/2020/047297.html
• [備考] 「革新的衛星技術実証３号機のテーマ公募」選定結果について
  • URL: https://www.kenkai.jaxa.jp/kakushin/news/202005_1.html
• [備考] 深層学習でリアルタイム軌道上画像識別を実現
  • URL: https://www.titech.ac.jp/news/2018/043225.html
• [備考] 研究テーマを宇宙で実証 JAXAのイプシロンロケット4号機で打上げへ
  • URL: https://www.titech.ac.jp/news/2019/043335.html
• [備考] 宇宙に行くOlive、重力波を生んだブラックホール衝突の謎に挑む
  • URL: https://special.nikkeibp.co.jp/atcl/TEC/16/090700042/120900006/?P=2
• [備考] 深層学習を用いた画像認識技術
  • URL: http://www.kenkai.jaxa.jp/kakushin/interview/01/interview07.html
• [備考] Microsatellites in Tokyo Tech
  • URL: https://www.titech.ac.jp/english/research/stories/space_and_satellite.html
• [産業財産権] 画像処理装置 (2018)
  • 発明者名: 谷津陽一
  • 権利者名: 国立大学法人東京工業大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 公開番号: 2020-015416
  • 出願年月日: 2018
  • 取得年月日: 2020
• [産業財産権] 画像処理装置 (2018)
  • 発明者名: 谷津陽一、岩崎陽平、菊谷侑平、松永三郎
  • 権利者名: 谷津陽一、岩崎陽平、菊谷侑平、松永三郎
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2018-139611
  • 出願年月日: 2018
• [産業財産権] 画像処理装置 (2018)
  • 発明者名: 谷津陽一
  • 権利者名: 谷津陽一
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2018-134620
  • 出願年月日: 2018