Mapping Stellar Systems Birth and Death with NIR Polarized Imaging at AU scales.

• 研究課題/領域番号: 19H00703
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 中区分16:天文学およびその関連分野
• 研究機関: 国立天文台
• 研究代表者: 工藤 智幸 国立天文台, ハワイ観測所, RCUH職員 (80591495)
• 研究分担者: Guyon Olivier 国立天文台, ハワイ観測所, RCUH職員 (90399288) ; Lozi Julien 国立天文台, ハワイ観測所, RCUH職員 (20806658) ; 橋本 淳 大学共同利用機関法人自然科学研究機構(新分野創成センター、アストロバイオロジーセンター、生命創成探究, アストロバイオロジーセンター, 特任助教 (20588610)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 42,120千円 (直接経費: 32,400千円、間接経費: 9,720千円); 2021年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円); 2020年度: 8,580千円 (直接経費: 6,600千円、間接経費: 1,980千円); 2019年度: 26,520千円 (直接経費: 20,400千円、間接経費: 6,120千円)
• キーワード: 光赤外線天文学 / 補償光学 / 偏光 / 星・惑星系形成 / 晩期型星 / 装置開発 / 光学赤外線天文学

研究開始時の研究の概要

本研究では、星の生と死に関わる情報を引き出すための「偏光観測」を、すばる望遠鏡に搭載された極限補償光学システム(SCExAO)を使って進めていく。

偏光観測用の機械系のアップグレードと、制御系ソフトウェアの整備を行い、若い恒星を取り巻く原始惑星系円盤や、年老いた晩期型星の質量放出現象の観測を進めることで、我々の太陽系の成り立ちと、将来への進化過程の解明に挑む。

また、本研究における技術的/解析的ノウハウは、建設予定である30mTMT望遠鏡を用いた高精度偏光観測への応用へと繋げていく。

研究成果の概要

すばる望遠鏡と極限補償光学装置「SCExAO」を用いて、星の誕生と終焉に関わる星周ダストの詳細な分布と性質を探るべく、既存の近赤外線面分光装置「CHARIS」と、新規に設置した超高感度近赤外線高速撮像装置「C-RED-1」に偏光観測機能を搭載した。本研究における装置開発は、原始惑星系円盤中の惑星候補天体の検出にも繋がった。今後もすばる望遠鏡と本装置を用いた星・惑星系に対する研究の進展、そして将来建設予定である口径30mのTMT望遠鏡を用いた高精度偏光観測への応用へと期待される。

研究成果の学術的意義や社会的意義

星の生と死に関わる情報を引き出すための「偏光観測機能」を、すばる望遠鏡に搭載された極限補償光学システム「SCExAO」に追加することに成功した。若い恒星を取り巻く原始惑星系円盤や、年老いた晩期型星の質量放出現象の観測をより詳細に進めることができるようになり、星の進化の普遍性や多様性への解明が進むと期待できる。本研究の進展は、我々の太陽系の成り立ち(過去)と終焉(未来)の理解にも繋がる。また、これまでに実現できた偏光観測や解析のノウハウ、機械系のアップグレード、制御系アルゴリズムの実装等における技術的成果も、建設予定である30mTMT望遠鏡を用いた高精度偏光観測への実現に繋がる。

研究成果

• [国際共同研究] NASA Goddard Space Flight Ctr./Caltech/Princeton Univ.(米国)
• [国際共同研究] The Univ. of Sydney(オーストラリア)
• [国際共同研究] Leiden Observatory(オランダ)
• [国際共同研究] Observatoire de la Cote d'Azur/Observatoire de Paris(フランス)
• [国際共同研究] University of Victoria(カナダ)
• [国際共同研究] The Univ. of Sydney(オーストラリア)
• [国際共同研究] Caltech/NASA Goddard Space Flight Ctr./Princeton Univ.(米国)
• [国際共同研究] Leiden Observatory(オランダ)
• [国際共同研究] Observatoire de la Cote d'Azur(フランス)
• [国際共同研究] The Univ. of Sydney(オーストラリア)
• [国際共同研究] Caltech/NASA Goddard Space Flight Ctr./Princeton Univ.(米国)
• [国際共同研究] Leiden Observatory(オランダ)
• [国際共同研究] Observatoire de la Cote d'Azur(フランス)
• [雑誌論文] Direct imaging and astrometric detection of a gas giant planet orbiting an accelerating star (2023)
  • 著者名/発表者名: Currie Thayne、Brandt G. Mirek、Brandt Timothy D.、Lacy Brianna、Burrows Adam、Guyon Olivier、Tamura Motohide、Liu Ranger Y.、Sagynbayeva Sabina、Tobin Taylor、Chilcote Jeffrey、Groff Tyler、Marois Christian、Thompson William、Murphy Simon J.、Kuzuhara Masayuki、Lawson Kellen、Lozi Julien、、、Kudo Tomoyuki、et al.
  • 雑誌名: Science 巻: 380 号: 6641 ページ: 198-203
  • DOI: 10.1126/science.abo6192
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] High contrast and high angular imaging at Subaru Telescope (2022)
  • 著者名/発表者名: Guyon Olivier、Ahn Kyohoon、Akiyama Masayuki、Currie Thayne、Deo Vincent、Hattori Takashi、Kudo Tomoyuki、Lozi Julien、Minowa Yosuke、Ono Yoshito .、Skaf Nour、Tamura Motohide、Vievard Sebastien
  • 雑誌名: Proc. SPIE 12185, Adaptive Optics Systems VIII, 121856J (29 August 2022) 巻: - ページ: 248-248
  • DOI: 10.1117/12.2630534
  • 国際共著
• [雑誌論文] Images of embedded Jovian planet formation at a wide separation around AB Aurigae (2022)
  • 著者名/発表者名: Currie T., Lawson K., Schneider G., Lyra W., Wisniewski J., Grady C., Guyon O., Tamura M., Kotani T., Kawahara H., Brandt T., Uyama T., Muto T., Dong R., Kudo T., Hashimoto J., Fukagawa M., Wagner K., Lozi J., Chilcote J., Tobin T., Groff T., Ward-Duong K., Januszewski W., Norris B., Tuthill P., et al.
  • 雑誌名: Nature Astronomy 巻: 6 号: 6 ページ: 751-759
  • DOI: 10.1038/s41550-022-01634-x
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Full characterization of the instrumental polarization effects of the spectropolarimetric mode of SCExAO/CHARIS (2021)
  • 著者名/発表者名: 't Hart Joost、van Holstein Rob G.、Bos Steven、Ruigrok Jasper、Snik Frans、Lozi Julien、Guyon Olivier、Kudo Tomoyuki、et al.
  • 雑誌名: Proc. SPIE 11833, Polarization Science and Remote Sensing X, 118330O (9 August 2021) 巻: - ページ: 32-32
  • DOI: 10.1117/12.2602859
  • 国際共著
• [雑誌論文] New NIR spectro-polarimetric modes for the SCExAO instrument (2020)
  • 著者名/発表者名: Julien Lozi, Olivier Guyon, Tomoyuki Kudo, Jin Zhang, Nemanja Jovanovic, Barnaby Norris, Marc-Antoine Martinod, Tyler D. Groff, Jeffrey Chilcote, Motohide Tamura, Steven Bos, Frans Snik, Sebastien Vievard, Ananya Sahoo, Vincent Deo, Frantz Martinache, Jeremy Kasdin
  • 雑誌名: Proc. SPIE 11448, Adaptive Optics Systems VII 巻: 11448 ページ: 304-304
  • DOI: 10.1117/12.2562792
  • 国際共著
• [学会発表] すばる望遠鏡用極限補償光学装置SCExAOによる高速偏光撮像モードの開発 (2022)
  • 著者名/発表者名: 工藤智幸, Lozi Julien, Deo Vincent (国立天文台ハワイ観測所), Guyon Olivier (国立天文台ハワイ 観測所 / アリゾナ大学/ アストロバイオロジーセンター), Norris Barnaby (シドニー大学) ほか、Subaru/SCExAO team.
  • 学会等名: 2022年度 日本天文学会 秋季年会
• [学会発表] Fast NIR Polarimetric Differential Imaging modes on Subaru/SCExAO. (2022)
  • 著者名/発表者名: T. Kudo, J. Lozi, V. Deo (Subaru/NAOJ), O. Guyon (Subaru/ABC/Univ. of Arizona), B. Norris (Univ. of Sydney), J. Hashimoto (ABC) and Subaru/SCExAO team.
  • 学会等名: In the Spirit of Lyot 2022
  • 国際学会
• [学会発表] High contrast and high angular imaging at Subaru Telescope (2022)
  • 著者名/発表者名: Guyon Olivier、Ahn Kyohoon、Akiyama Masayuki、Currie Thayne、Deo Vincent、Hattori Takashi、Kudo Tomoyuki、Lozi Julien、Minowa Yosuke、Ono Yoshito .、Skaf Nour、Tamura Motohide、Vievard Sebastien
  • 学会等名: SPIE 2022
  • 国際学会
• [備考] Subaru Coronagraphic Extreme Adaptive Optics
  • URL: https://www.naoj.org/Projects/SCEXAO/scexaoWEB/000home.web/indexm.html
• [備考] すばる望遠鏡が捉えた、生まれつつある惑星
  • URL: https://subarutelescope.org/jp/results/2022/04/04/3038.html