| 研究課題/領域番号 |
19H00695
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分16:天文学およびその関連分野
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| 研究機関 | 宮城教育大学 |
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研究代表者 |
西山 正吾 宮城教育大学, 教育学部, 准教授 (20377948)
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| 研究分担者 |
Lozi Julien 国立天文台, ハワイ観測所, RCUH職員 (20806658)
高橋 真聡 愛知教育大学, 教育学部, 教授 (30242895)
孝森 洋介 和歌山工業高等専門学校, 総合教育科, 准教授 (30613153)
美濃和 陽典 国立天文台, ハワイ観測所, 准教授 (60450194)
斉田 浩見 大同大学, 教養部, 教授 (80367648)
Guyon Olivier 国立天文台, ハワイ観測所, RCUH職員 (90399288)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
46,930千円 (直接経費: 36,100千円、間接経費: 10,830千円)
2023年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2022年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2020年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2019年度: 30,160千円 (直接経費: 23,200千円、間接経費: 6,960千円)
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| キーワード | 天文学 / 赤外線 / ブラックホール / 相対性理論 / 補償光学 / 観測天文学 / 赤外線分光 / 一般相対性理論 / 銀河系 / 波面センサー |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究の目的は、銀河系の巨大ブラックホールを周回する星の観測を通した、ブラックホール重力場での一般相対論の検証である。そのためにまず、すばる望遠鏡の補償光学装置に装備する赤外線波面センサーを開発する。赤外線波面センサーの導入により、ブラックホールに近い、明るい赤外線星を補償光学のガイド星として観測することができるようになる。これにより一般相対論の検証に適した晩期型の星の観測が可能となる。
この開発が終わり次第、ブラックホールを周回する星の観測を開始する。年数回のモニター観測を継続し、その視線速度の変化から、ブラックホールがつくりだす重力場を測定し、一般相対論の予想との整合性を検証する。
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| 研究実績の概要 |
本研究では、すばる望遠鏡の補償光学装置に搭載する赤外波面センサーの開発をひとつの目的としている。まず赤外波面センサーに使用するカメラC-RED ONEの試験は終了し、すでにすばる望遠鏡に搭載されている。また、赤外波面センサー全体の設計を終えた。すばる望遠鏡山麓施設の実験室に、レーザーを使った試験用の装置を組み上げ、実験を行った。光学系、機械系の設置も終了し、センサーをコントロールするソフトウェアも完成した。
本研究のサイエンスの主目的は、銀河系中心にある巨大ブラックホールを周回する星S24の近赤外線分光観測である。この観測を複数年続けることによって、ブラックホール近傍での星の運動を調べ、重力理論を検証することができる。この星は暗く、従来の装置では観測できない。そのため現段階でS24を観測できていない。
今年度は、これまでに取得したデータを詳細に再解析し、S24以外の星の運動や性質を調べた。特にS0-6と呼ばれる星に着目した。この星は若干ブラックホールから離れているため、直線的な運動のみ検出されていた。私たちは過去9年間にわたるデータを再解析し、統計的にはまだ不十分(2シグマ)ではあるが、S0-6の加速度を検出した。この加速度から、この星と巨大ブラックホールとの3次元距離に制限をつけることができた。また星表面の金属量を調べることで、S0-6の起源を探る研究をおこなった。その結果、ブラックホール近傍の多くの星とは異なり、S0-6の金属量は小さいことがわかった。この金属量は球状星団や、銀河系を周回する矮小銀河の星と似ている。このことから、S0-6の起源は銀河系のバルジに取り込まれた球状星団や矮小銀河なのではないか、ということが示唆される。ブラックホール近傍の星の起源を探る上で、重要な結果だと考える。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
本来のターゲットであるS24の観測ができていない理由は2つある。一つは新型コロナウィルスの感染拡大による、新レーザーガイド星システムの開発の遅延、もう一つは、やはり感染拡大の影響を受けた、赤外波面センサー開発の遅延である。2019年に旧レーザーガイド星システムの運用が取りやめられて以降、すばる望遠鏡では、レーザーガイド星システムを使えなくなった。そのため星の分解能が落ち、S24のような暗い星の観測ができなくなってしまった。旧システムの運用終了後、1-2年で新システムを導入する予定であったが、その計画が遅れており、現在でも使えない状況である。そのため、S24の観測ができていない。
また、赤外波面センサー開発も遅れている。ハワイ観測所の実験室での活動や、山頂での観測が制限されているため、当初の予定のようには、開発が進められていない。まずは新レーザーガイド星システムを用いて、その後すぐに赤外波面センサーを用いて、S24のモニター観測を行う予定であった。このように観測や開発は、当初の計画と比較して遅れている。
観測や開発が遅れている一方、これまでに得られたデータの解析を進め、さらに当初の予定になかった研究が進んでいる。分光データは星の運動だけでなく、星自身の性質を調べるために使える。この点を使って、星の金属量や温度を測定し、その起源を探る研究を行い、計画の幅を広げることができている。これらのことから、「やや遅れている」とした。
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| 今後の研究の推進方策 |
2022年後半から、新しいレーザーガイド星システムが利用できるようになる予定である。これにより、本来のターゲットであるS24の観測が可能になる。まずはこの新レーザーガイド星システムを用いてデータを取得できるよう、観測時間の確保に努める。
すばる望遠鏡の補償光学装置に用いる赤外波面センサーの開発も同時に進めていく。現在、すばる望遠鏡の山麓施設において、星を使ったテストをするための実験装置を組み上げている段階である。組み上げとテストが終了した後、2022年の春から夏にかけて、装置をマウナケア山頂に移設する。そして星の光を使ったテストを実施予定である。
これまでに得られた他の星のデータの解析も進める。S0-6の解析では、1.5km/sという高い視線速度測定精度を得ることができた。S0-6は比較的暗い星なので、他の星であればより高い精度が期待できる。このような精度が得られる、継続したモニター観測は、我々のグループ以外には行われていない。ブラックホール近傍にある多数の星の視線速度を測定し、それらの星の運動を探る。
また、ブラックホール近傍の星の起源を探るため、スペクトル解析を進める。スペクトル解析で得られる星の金属量は、その星の起源を知る上で重要な情報である。現段階で、S0-6を含む数個の星の金属量を測定することができている。今年度はこの測定数を10個程度まで増やし、まだ少数ではあるが、ブラックホール近傍の星の金属量「分布」を求めたい。
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