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スパースモデリングによるALMA望遠鏡イメージングの新展開

研究課題

研究課題/領域番号 20H01951
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分16010:天文学関連
研究機関統計数理研究所

研究代表者

池田 思朗  統計数理研究所, 先端データサイエンス研究系, 教授 (30336101)

研究分担者 田村 陽一  名古屋大学, 理学研究科, 教授 (10608764)
本間 希樹  国立天文台, 水沢VLBI観測所, 教授 (20332166)
小杉 城治  国立天文台, 天文データセンター, 准教授 (90290882)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2023年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
キーワードALMA望遠鏡 / 電波干渉計 / イメージング / スパースモデリング / 電波干渉系 / 電波天文学
研究開始時の研究の概要

2019年4月に発表された超巨大ブラックホールシャドウの撮像では,本研究の代表者も参加して構築したスパースモデリングによる新たな電波干渉計イメージング法が用いられた.本研究ではこの方法を高性能な電波干渉計であるALMAのデータに適用するため,ソフトウェア環境を構築する.そのため,アルゴリズムの高速化し,偏波イメージング多バンドの同時イメージングを実装する.本研究ではデータ科学者と天文学者が共同で新たな手法を開発する.代表者がアルゴリズムを提案,実装し,分担者が天文データを用いた検証を行う.最終的にALMA のイメージングの標準であるCASAと親和性の高いソフトウェアとして配布する.

研究成果の概要

国際プロジェクト、イベント・ホライゾン・テレスコープ(EHT)はM87楕円銀河と天の川銀河の中心にある巨大ブラックホールシャドウの画像を発表した。この撮像のために日本チームが中心となってスパースモデリングを用いた新たなイメージング法を開発した。本研究では、このアルゴリズムをチリにある高性能電波干渉計であるALMA望遠鏡のために、専用のソフトウェアとして作成し、公開することである。公開したアルゴリズムによって、天文学の成果をあげることができた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

電波天文学において、電波干渉系は高解像度の画像を得る優れた観測手法である。観測データを画像に変換するにはイメージングと呼ばれる操作が必要であり、CLEANと呼ばれる方法が古くから使われていた。我々はALMA望遠鏡のために、近年提案されたスパースモデリングに基づく新たなイメージング法を実装し、ソフトウェアとして公開した。このあらたなイメージング法によって既存のALMA望遠鏡の画像の解像度を上げられると期待される。すでに新たな方法によって天文学の成果もあげている。

報告書

(5件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2024 2023 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 3件、 招待講演 11件)

  • [雑誌論文] ALMA 2D super-resolution imaging of Taurus-Auriga protoplanetary disks: Probing statistical properties of disk substructures2024

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Yamaguchi, Takayuki Muto, Takashi Tsukagoshi, Hideko Nomura, Naomi Hirano, Takeshi Nakazato, Shiro Ikeda, Motohide Tamura, Ryohei Kawabe
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 76 号: 3 ページ: 38-38

    • DOI

      10.1093/pasj/psae022

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Imaging of ALMA telescope with self-calibration2023

    • 著者名/発表者名
      Shiro Ikeda
    • 学会等名
      European Astronomical Society Annual Meeting 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] スパースモデリングを用いた星・惑星系形成領域のALMA超解像度画像解析2023

    • 著者名/発表者名
      所司歩夢、佐藤亜紗子、原田直人、町田正博、徳田一起、山口正行、中里剛、塚越崇、池田思朗
    • 学会等名
      2023天文学会春季年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] PRIISM: Imaging tool for ALMA telescope2023

    • 著者名/発表者名
      池田思朗
    • 学会等名
      BASP Frontiers conference
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 統計数理「イメージングのこれから」2023

    • 著者名/発表者名
      池田思朗
    • 学会等名
      SKA Japan ワークショップ
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ALMA向けイメージングツールPRIISMの開発:(1)2022

    • 著者名/発表者名
      中里剛、池田思朗、塚越崇、谷口暁星、山口正行、小杉城治、本間希樹、川邊良平、秋山和徳
    • 学会等名
      2022天文学会秋季年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ALMA向けイメージングツールPRIISMの開発:(2)2022

    • 著者名/発表者名
      池田思朗、中里剛、塚越崇、谷口暁星、山口正行、小杉城治、本間希樹、川邊良平、秋山和徳
    • 学会等名
      2022天文学会秋季年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Data science for future astronomy2022

    • 著者名/発表者名
      池田思朗
    • 学会等名
      東北大学天文学専攻談話会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Toward Astro Data Science2022

    • 著者名/発表者名
      池田思朗
    • 学会等名
      GALAXY EVOLUTION WORKSHOP 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Taurus Class II 原始惑星系円盤の ALMA 超解像サーベイ:I. 円盤の下部構造2022

    • 著者名/発表者名
      山口正行、川邊良平、塚越崇、野村英子、中里剛、武藤恭之、池田思朗
    • 学会等名
      2022天文学会春季年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] スパースモデリングによる VLBA の超解像画像におけるブレーザー 3C 454.3 ジェットの螺旋運動の発見2022

    • 著者名/発表者名
      笹田真人、福満翔、池田思朗、秋山和徳、森山小太郎
    • 学会等名
      2022天文学会春季年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] スパースモデリングによる z = 7 の Lyman break 銀河 A1689-zD1 の ALMA 超 解像イメージング2022

    • 著者名/発表者名
      今村千博、田村陽一、谷口暁星、中里剛、池田思朗、山口正行
    • 学会等名
      2022天文学会春季年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] へびつかい座円盤天体の超解像イメージング: II 円盤サブストラクチャー2021

    • 著者名/発表者名
      川邊良平、山口正行、塚越崇、野村英子、中里剛、武藤恭之、池田思朗、松本倫明
    • 学会等名
      2021年天文学会秋季年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Event Horizon Telescope Collaboration によるブラックホールシャドウ撮像とデータ科学2021

    • 著者名/発表者名
      池田思朗
    • 学会等名
      第44回情報理論とその応用シンポジウム SITA2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 天文学・物理計測におけるデータ科学2021

    • 著者名/発表者名
      池田思朗
    • 学会等名
      新学術領域研究「宇宙観測検出器と量子ビームの出会い。新たな応用への架け橋」
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Challenges in imaging of ngVLA2021

    • 著者名/発表者名
      池田思朗
    • 学会等名
      ngVLA-J Development Days 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Basic modern signal processing techniques and astronomy2021

    • 著者名/発表者名
      池田思朗
    • 学会等名
      東京大学天文学教室談話会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] サブミリ波超解像イメージングで空間分解した活動銀河 NGC1068 の中心核 構造2021

    • 著者名/発表者名
      戸上陽平, 田村陽一, 谷口暁星, 竹内努, Suchetha Cooray, 河野海, 中里剛, 池田思朗
    • 学会等名
      天文学会 2021年 春季年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] データ科学と天文学2021

    • 著者名/発表者名
      池田思朗
    • 学会等名
      「自然科学における階層と全体」シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] スパースモデリングと画像処理、天文観測を題材として2021

    • 著者名/発表者名
      池田思朗
    • 学会等名
      顕微鏡計測インフォマティックス研究部会 第2回研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] EHT によるブラックホールシャドウの撮像とデータ科学2021

    • 著者名/発表者名
      池田思朗
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] PRIISM: Synthesis imaging tool based on the sparse modeling for radio astronomy2020

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Nakazato, Shiro Ikeda, George Kosugi, Mareki Honma
    • 学会等名
      SPIE. Astronomical Telescopes + Instrumentation Digital Forum
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2025-01-30  

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