大質量原始星の進化経路の特定及び解明を目指した、周期-光度関係の観測的検証

• 研究課題/領域番号: 19K03921
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分16010:天文学関連
• 研究機関: 国立天文台
• 研究代表者: 杉山 孝一郎 国立天文台, 水沢VLBI観測所, 特別客員研究員 (50624954)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2019年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: 電波天文学 / 大質量星形成 / 強度変動 / メーザー / 周期変動 / 周期光度関係 / 突発増光 / 降着バースト / 周期的強度変動 / 位置天文学

研究開始時の研究の概要

太陽程度の星より1桁以上重たい大質量星の進化、特に若い段階(原始星)における経路の解明、及びそのために重要な原始星表面における質量降着率の観測的導出法の確立を目指す。そこで、理論提唱されている大質量原始星の脈動不安定(周期的に明るさが変動)モデル、及びそのモデルから予言される周期-光度関係に着目する。本研究では、周期-光度関係の観測的な検証と確立を目指し、6.7GHzメタノール分子のメーザー放射が示す周期的な強度変動の系統的探査の完結と、22.2GHz水分子のメーザー放射を用いた周期変動天体に対する年周視差計測による天体距離と光度の高精度な決定を目指す。

研究成果の概要

大質量星進化の経路特定・解明を目指し、星表面におけるガス降着率の有力な観測的導出法として期待される周期-光度関係の検証へ向け、1)茨城32m電波望遠鏡を用いたメタノール分子メーザー周期変動の系統的探査を通じた30天体以上の新検出、2)超長基線干渉計VERAを用いた周期天体G35.79とG37.47に対する水分子メーザーの年周視差計測による20%以内の高精度な距離決定、を達成した。また1)の副産物として、大質量原始星G358における突発増光現象の新検出と、世界20カ国以上の研究者で構成されるM2Oとの連携観測による降着バースト起因の観測的裏付け、及び円盤からのガス降着構造を観測的に明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

大質量星の進化に最も大きな影響を及ぼす物理現象でありながら、1天文単位未満と微小な星表面において生じるガス降着率の、ほぼ唯一と言っても良いほど希少な導出法と期待される周期-光度関係の観測的確立へ向けて、周期変動サンプルの大幅な増加と、光度を高精度に決定する上で不可欠な距離計測を複数天体で達成出来たことは、本確立へ向けた大きな前進と言える。また、G358における降着バーストの新検出と、そのガス降着構造を詳細に明らかに出来たことは、大質量星の進化に不可欠なガス降着現象の直接的な観測研究の達成、および進化トラックにおける降着バースト現象の普遍性を高めた、という点で高い学術的意義を持つ結果と言える。

研究成果

• [国際共同研究] タイ国立天文学研究所 (NARIT)/チェンマイ大学 (Chiang Mai University)/チュラロンコーン大学 (Chulalongkorn University)(タイ)
• [国際共同研究] Joint Institute for VLBI ERIC (JIVE)(オランダ)
• [国際共同研究] バンドン工科大学 (ITB)/ボスカ天文台 (Bosscha Observatory)(インドネシア)
• [国際共同研究] マックスプランク電波天文学研究所 (MPIfR)(ドイツ)
• [国際共同研究] アメリカ国立電波天文台 (NRAO)(米国)
• [国際共同研究]
• [国際共同研究] タイ国立天文学研究所 (NARIT)/チュラロンコーン大学 (Chulalongkorn University)(タイ)
• [国際共同研究] バンドン工科大学 (ITB)/ボスカ天文台 (Bosscha Observatory)(インドネシア)
• [国際共同研究] マックスプランク電波天文学研究所 (MPIfR)/Thuringer Landessternwarte Tautenburg(ドイツ)
• [国際共同研究] Hartebeesthoek電波天文台 (HartRAO)(南アフリカ)
• [国際共同研究] アメリカ国立電波天文台 (NRAO)(米国)
• [国際共同研究]
• [国際共同研究] タイ国立天文学研究所 (NARIT)(タイ)
• [国際共同研究] バンドン工科大学 (ITB)(インドネシア)
• [国際共同研究] マックスプランク電波天文学研究所 (MPIfR)(ドイツ)
• [国際共同研究] Hartebeesthoek電波天文台 (HartRAO)(南アフリカ)
• [国際共同研究] アメリカ国立電波天文台 (NRAO)(米国)
• [国際共同研究]
• [雑誌論文] A Multitransition Methanol Maser Study of the Accretion Burst Source G358.93-0.03-MM1 (2022)
  • 著者名/発表者名: Bayandina O. S.、Brogan C. L.、Burns R. A.、Chen X.、Hunter T. R.、Kurtz S. E.、MacLeod G. C.、Sobolev A. M.、Sugiyama Koichiro (9番目)、Val’tts I. E.、Yonekura Y.
  • 雑誌名: The Astronomical Journal 巻: 163 号: 2 ページ: 83-98
  • DOI: 10.3847/1538-3881/ac42d2
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Measuring the impact of Indonesian antennas on global geodetic VLBI network (2021)
  • 著者名/発表者名: Huda Ibnu Nurul、Hidayat Taufiq、Dermawan Budi、Lambert Sebastien、Liu Niu、Leon Stephane、Fujisawa Kenta、Yonekura Yoshinori、Sugiyama Koichiro (9番目)、...他12名
  • 雑誌名: Experimental Astronomy 巻: 52 号: 1-2 ページ: 141-155
  • DOI: 10.1007/s10686-021-09773-1
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] VLBI Future Planning Working Group Review Report (2021)
  • 著者名/発表者名: Akahori, Takuya; Imai, Hiroshi; Eie, Sujin; Oyama, Tomoaki; Kimura, Kimihiro; Kurayama, Tomoharu; Kono, Yusuke; Kobayashi, Hideyuki; Sakai, Daisuke; Sakai, Nobuyuki; Teraya, Takaaki; Jike, Takaaki; Motogi, Kazuhito; Sugiyama, Koichiro (14番目); ...他12名
  • 雑誌名: VLBI Future Planning Working Group Review Report, June 2021, 4th Edition 巻: -
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Water maser variability in a high-mass YSO outburst (2021)
  • 著者名/発表者名: Hirota Tomoya、Cesaroni Riccardo、Moscadelli Luca、Sugiyama Koichiro、Burns Ross A.、Kim Jungha、Sunada Kazuyoshi、Yonekura Yoshinori
  • 雑誌名: Astronomy & Astrophysics 巻: 647 ページ: A23-A23
  • DOI: 10.1051/0004-6361/202039798
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Infrared observations of the flaring maser source G358.93-0.03. SOFIA confirms an accretion burst from a massive young stellar object (2021)
  • 著者名/発表者名: Stecklum B.、Wolf V.、Linz H.、Caratti o Garatti A.、Schmidl S.、...、Surcis G.、Sugiyama K. (24番目)、van der Walt J.、Volvach A.、Yonekura Y.
  • 雑誌名: Astronomy & Astrophysics 巻: 646 ページ: A161-A161
  • DOI: 10.1051/0004-6361/202039645
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Salt, Hot Water, and Silicon Compounds Tracing Massive Twin Disks (2020)
  • 著者名/発表者名: Tanaka Kei E. I.、Zhang Yichen、Hirota Tomoya、Sakai Nami、Motogi Kazuhito、Tomida Kengo、Tan Jonathan C.、Rosero Viviana、Higuchi Aya E.、Ohashi Satoshi、Liu Mengyao、Sugiyama Koichiro
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 900 号: 1 ページ: 1-11
  • DOI: 10.3847/2041-8213/abadfc
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The First VERA Astrometry Catalog (2020)
  • 著者名/発表者名: Hirota Tomoya、VERA collaboration、他60名(1番目)
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 72 号: 4 ページ: 50-50
  • DOI: 10.1093/pasj/psaa018
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Multiple Outflows in the High-mass Cluster-forming Region G25.82-0.17 (2020)
  • 著者名/発表者名: Kim Jungha、Kim Mi Kyoung、Hirota Tomoya、Kim Kee-Tae、Sugiyama Koichiro、Honma Mareki、Byun Do-young、Oh Chungsik、Motogi Kazuhito、Kang Jihyun、Kim Jeongsook、Liu Tie、Hu Bo、Burns Ross A.、Chibueze James O.、Matsumoto Naoko、Sunada Kazuyoshi
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 896 号: 2 ページ: 127-127
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab9100
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Monitoring a methanol maser flare associated with the massive star-forming region G358.93-0.03 (2020)
  • 著者名/発表者名: Volvach A. E.、Volvach L. N.、Larionov M. G.、MacLeod G. C.、van den Heever S. P.、Sugiyama K. (6番目)
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters 巻: 494 号: 1 ページ: L59-L63
  • DOI: 10.1093/mnrasl/slaa036
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] 13CH3OH Masers Associated With a Transient Phenomenon in a High-mass Young Stellar Object (2020)
  • 著者名/発表者名: Chen Xi、Hirota Tomoya、他23名(21番目)
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 890 号: 2 ページ: L22-L22
  • DOI: 10.3847/2041-8213/ab72a5
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A heatwave of accretion energy traced by masers in the G358-MM1 high-mass protostar (2020)
  • 著者名/発表者名: Burns R. A.、Sugiyama K.、Hirota T.、Kim Kee-Tae、Sobolev A. M.、Stecklum B.、MacLeod G. C.、Yonekura Y.、Olech M.、Orosz G.、Ellingsen S. P.、Hyland L.、Caratti o Garatti A.、Brogan C.、Hunter T. R.、Phillips C.、van den Heever S. P.、Eisloffel J.、Linz H.、Surcis G.、Chibueze J. O.、Baan W.、Kramer B.
  • 雑誌名: Nature Astronomy 巻: - 号: 5 ページ: 506-510
  • DOI: 10.1038/s41550-019-0989-3
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Detection of new methanol maser transitions associated with G358.93-0.03 (2019)
  • 著者名/発表者名: MacLeod, Gordon C.; Sugiyama, Koichiro (2番目); Hunter, Todd R.; ... 他18名
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: Volume 489 号: 3 ページ: 3981-3989
  • DOI: 10.1093/mnras/stz2417
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Sub-arcsecond (Sub)millimeter Imaging of the Massive Protocluster G358.93-0.03: Discovery of 14 New Methanol Maser Lines Associated with a Hot Core (2019)
  • 著者名/発表者名: Brogan C. L.、Hirota T.、他26名(14番目)
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 881 号: 2 ページ: L39-L39
  • DOI: 10.3847/2041-8213/ab2f8a
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Long-term with short-intervals monitor of 6.7 GHz CH3OH masers using Hitachi 32-m radio telescope to statistically research the periodic flux variability around high-mass protostars (2019)
  • 著者名/発表者名: Sugiyama, Koichiro (1番目); Yonekura, Yoshinori; Motogi, Kazuhito; ... 他10名
  • 雑誌名: Journal of Physics 巻: Volume 1380 号: 1 ページ: 5-5
  • DOI: 10.1088/1742-6596/1380/1/012057
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Research & Development for Radio Astronomy / Geodesy in Thailand,and Cooperation to UEC International Internship Program (2022)
  • 著者名/発表者名: Koichiro Sugiyama (主著, 発表者)、Phrudth Jaroenjittichai、他
  • 学会等名: The 8th UEC Seminar in ASEAN, fiscal 2021
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Unique View through the Window of Radio Astronomy with Very Long Baseline Interferometry (2021)
  • 著者名/発表者名: Koichiro Sugiyama (主著, 発表者)、Phrudth Jaroenjittichai、Boonrucksar Soonthornthum、...他21名
  • 学会等名: Siam Physics Congress 2021
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] EAVN collaboration with KaVA-LP via surveying the 6.7 GHz CH3OH masers (2021)
  • 著者名/発表者名: Koichiro Sugiyama (主著, 発表者)、Tomoya Hirota、Kee-Tae Kim、...他7名
  • 学会等名: EAVN Star-formation workshop and VLBI tutorial
  • 国際学会
• [学会発表] タイ王国電波天文・測地プロジェクトRANGDと東(南)アジアVLBI (2021)
  • 著者名/発表者名: Koichiro Sugiyama (主著, 発表者)、Phrudth Jaroenjittichai、Boonrucksar Soonthornthum、Saran Poshyachinda、Busaba H. Kramer、Apichat Leckngam、他
  • 学会等名: 2021年度VLBI懇談会シンポジウム
• [学会発表] Key Science Topics with 40-m Thai National Radio Telescope (TNRT) (2021)
  • 著者名/発表者名: Koichiro Sugiyama (主著, 発表者)、Phrudth Jaroenjittichai、Boonrucksar Soonthornthum、...他21名
  • 学会等名: 13th East Asian VLBI Workshop 2021 (EAVW21)
  • 国際学会
• [学会発表] Bipolar outflow tracing by 22 GHz H2O masers toward W49 N star-forming region measured with KaVA (2021)
  • 著者名/発表者名: Kitiyanee Asanok (発表者)、Malcolm D. Gray、Tomoya Hirota、...、Koichiro Sugiyama (8番目)、Bannawit Pimpanuwat
  • 学会等名: 13th East Asian VLBI Workshop 2021 (EAVW21)
  • 国際学会
• [学会発表] Developing the future VLBI Network in South-East Asia (2021)
  • 著者名/発表者名: Taufiq Hidayat (発表者)、Koichiro Sugiyama (2番目)、Phrudth Jaroenjittichai、Zamri Zainal Abidin
  • 学会等名: 13th East Asian VLBI Workshop 2021 (EAVW21)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 大質量星形成領域G358.93-00.03における降着バースト的増光現象の検出 (2019)
  • 著者名/発表者名: 杉山孝一郎 (主著, 発表者)、米倉覚則、齋藤悠、他11名
  • 学会等名: 日本天文学会2019年秋季年会
• [学会発表] The accretion bursting flare in the high-mass SFR G 358.93-00.03 I: Single-dish monitoring (2019)
  • 著者名/発表者名: Sugiyama, Koichiro (主著, 発表者); Yonekura, Yoshinori; Saito, Yu; ...他6名
  • 学会等名: 12th East Asian VLBI Workshop
  • 国際学会
• [学会発表] Research for Flux Variability with 40m TNRT (2019)
  • 著者名/発表者名: Sugiyama, Koichiro
  • 学会等名: NARIT-NAOJ Collaboration Meeting 2019
  • 招待講演
• [学会発表] Flux Variability of Masers in High-mass Star-forming Regions (2019)
  • 著者名/発表者名: Sugiyama, Koichiro
  • 学会等名: NARIT-Maser Key Science Focus Group Meeting
  • 招待講演
• [備考] 高速ガス流を噴き出す巨大な赤ちゃん星たちの姿に迫る
  • URL: https://www.miz.nao.ac.jp/veraserver/hilight/20200729_kavasfr/index.html
• [備考] Unveiling massive baby stars ejecting...
  • URL: http://www.narit.or.th/index.php/en-astronomy-news/1211-unveiling-massive-baby-stars
• [備考] Earth Faster, Closer to Black Hole in New Map ...
  • URL: https://www.miz.nao.ac.jp/veraserver/hilight/20201125_catalog/index-e.html