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接眼分光器を活用した天体物理学の直観的教育手法の研究

研究課題

研究課題/領域番号 20K03266
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09080:科学教育関連
研究機関群馬県立ぐんま天文台

研究代表者

橋本 修  群馬県立ぐんま天文台, その他部局等, 研究員 (20221492)

研究分担者 田口 光  群馬県立ぐんま天文台, その他部局等, 研究員 (20356132)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 中途終了 (2022年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2021年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード天体物理学 / 恒星物理 / 分光スペクトル / 公開天文台 / 観察用望遠鏡 / 接眼分光器 / 天体分光学 / 科学教育 / 公共天文台
研究開始時の研究の概要

観望用の光学系を持つ口径50cmから1m程度の望遠鏡で効果を発揮する接眼分光器を開発し、分光観測を通じて天体の特性を計測する天体物理学の基本原理を直観的に学べる機会を多くの学習者に提供する。接眼分光器は、天体からの光の直接像とスペクトルとをふたつの覗き口に同時に示す装置で、直接像に見られる色と分光されたスペクトル像の関係を直接比較しながら観察できるため、天体分光の直観的な理解に極めて効果的であることが1.5m級望遠鏡を用いたこれまでの研究で確かめられている。各地の公開天文台などの主流であるより小規模な望遠鏡に最適化した装置を開発することによって、この種の教育の機会を大幅に拡大させる。

研究実績の概要

天体の客観的な物理情報の多くは分光観測によるスペクトルの分析から得られることが一般的であり、分光観測は天体物理学を理解し実践するうえでの最重要な基礎となっている。初学者にとってその理解は必ずしも容易ではないところが難点であるが、天体のスペクトルやその色は視覚的に印象的であるため、これらを自らの眼の視覚として経験することができれば、天体物理学における分光学的研究が持つ本質的な意味をより直観的かつ正確に理解することが可能になる。
そのような機会を実際に提供するため、分光画像と直接像の色を同時に観察できる接眼分光器を開発し、それを用いた直感的な天体物理学の教育プログラムを試行してきた。接眼分光器を通じての直接像に見られる対象天体の色と分光されたスペクトル画像を同時に比較しながらの観察は、やや難解な天体分光の本質を直観的に理解するうえで極めて効果的な手段となることが明らかになってる。当初は強力な集光能力を最大限に活用すべく、観望機能を持つ望遠鏡として世界最大級の口径である150cm級の望遠鏡を対象に接眼分光器を開発し、実戦的な教育プログラムに利用してきた。しかし、比較的明るい天体を選べば、より小型の望遠鏡でも同種の教育プログラムを実践できる可能性が経験の中で明らかになってきた。
そこで、口径 50cmから100cm程度の望遠鏡でも効果を発揮できる新装置の開発を行い、それを利用した可能性の調査を行うことが本研究の主目的である。その結果、期待どおりの効果が発揮されることが確認されただけでなく、当初想定していたよりも小さい、 30cm級の望遠鏡でも活用が可能であることが示された。この汎用性を最大限に活用できるような改良を施し、大幅な小型軽量化に加え、低コスト化も実現し、各地、各所の多種多様な望遠鏡での実践を可能にした。

報告書

(3件)
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて 2022 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 備考 (7件)

  • [雑誌論文] Radial Velocity Variation of the 2.3-μm CO Band of α Orionis2022

    • 著者名/発表者名
      Tanaka Wataru、Okada Takafumi、Hashimoto Osamu、Tanabe Toshihiko
    • 雑誌名

      Publications of the National Astronomical Observatory of Japan

      巻: 16 ページ: 1-4

    • NAID

      130008165583

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Spectroscopic observations of V455?Andromedae superoutburst in 2007: The most exotic spectral features in dwarf nova outbursts2022

    • 著者名/発表者名
      Tampo Yusuke、Nogami Daisaku、Kato Taichi、Ayani Kazuya、Naito Hiroyuki、Narita Norio、Fujii Mitsugu、Hashimoto Osamu、Kinugasa Kenzo、Honda Satoshi、Takahashi Hidenori、Narusawa Shin-ya、Sakamoto Makoto、Imada Akira
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 74 号: 2 ページ: 460-476

    • DOI

      10.1093/pasj/psac007

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Radial velocity variation of the 2.3-μm CO band of α Orionis2022

    • 著者名/発表者名
      Wataru tanaka, Tkafumi Okada, Osamu Hashimoto, Toshihiko Tanabe
    • 雑誌名

      Publications of the National Astronomical Observatory of Japan

      巻: 16 ページ: 1-4

    • NAID

      130008165583

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Spectrum variability of the active solar-type star ξ Bootis A2020

    • 著者名/発表者名
      Takeda Yoichi、Honda Satoshi、Taguchi Hikaru、Hashimoto Osamu
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 72 号: 2

    • DOI

      10.1093/pasj/psaa002

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 静止衛星の地上分光観測による特性把握2020

    • 著者名/発表者名
      遠藤貴雄, 安藤俊行, 高根澤隆, 江崎豊, 橋本修
    • 雑誌名

      日本赤外線学会誌

      巻: 30 ページ: 61-68

    • NAID

      40022441354

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 分光観測の直感的理解に向けた中小望遠鏡向け接眼分光器2022

    • 著者名/発表者名
      橋本修、田口光
    • 学会等名
      日本天文学会2022年秋季年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] せいめい望遠鏡に搭載する系外惑星探索専用高分散分光器 GAOES-RV:初期 性能評価2022

    • 著者名/発表者名
      佐藤文衛、橋本修,大宮正士、泉浦秀行、田實晃人、神戸栄治、原川紘季、 松林和也、本田敏志、寶田拓也、堀安範、成田憲保、國友正信
    • 学会等名
      日本天文学会2023年春季年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 三波長同時撮像装置 MuSaSHI のぐんま天文台150cm望遠鏡搭載と観測(2)2022

    • 著者名/発表者名
      金井昂大、大朝由美子、高橋英則、橋本修
    • 学会等名
      日本天文学会2023年春季年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Scientific activities with a 1.5 meter telescope at Gunma Astronomical Observatory2021

    • 著者名/発表者名
      Osamu Hashimoto, Hikaru Taguchi, Hakim L.Malasan
    • 学会等名
      Southeast Asia-Regional Astronomy Seminar (SARAS2021), Universiti Malaya
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 分光観測を直感的に理解するための中小望遠鏡向け接眼分光器の開発2021

    • 著者名/発表者名
      橋本修、田口光
    • 学会等名
      日本天文学会2022年春季年会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] せいめい望遠鏡に搭載する系外惑星探索専用高分散分光器 GAOES-RV2021

    • 著者名/発表者名
      佐藤文衛、橋本修、大宮正士、泉浦秀行、田實晃人、神戸栄治、原川紘季、 松林和也、本田敏志、寶田拓也、堀安範、成田憲保、國友正信
    • 学会等名
      日本天文学会2022年春季年会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] ぐんま天文台 150cm 望遠鏡への三波長同時撮像装置 MuSaSHI の搭載と観測2021

    • 著者名/発表者名
      金井昂大、大朝由美子、高橋英則、橋本修
    • 学会等名
      日本天文学会2022年春季年会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] V455 And の分光観測:円盤風が矮新星アウトバーストに付随する可能性2021

    • 著者名/発表者名
      反保雄介、野上大作、加藤太一、綾仁一哉、内藤博之、成田憲保、高橋英則、 藤井貢、橋本修、衣笠健三、本田敏志、鳴沢真也、坂元誠、今田明
    • 学会等名
      日本天文学会2022年春季年会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [備考] 基礎天文学概論「5. 恒星と物質の進化」

    • URL

      https://www.youtube.com/watch?v=6Ry1ly8xxN8

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [備考] 基礎天文学概論「6. 宇宙の構造、暗黒物質」

    • URL

      https://www.youtube.com/watch?v=BPNV_tA9jF8

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [備考] 基礎天文学概論「7. 宇宙の誕生と進化、暗黒エネルギー」

    • URL

      https://www.youtube.com/watch?v=F50WD6bHkWA

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [備考] 基礎天文学概論「1.様々な天体・宇宙の階層構造」

    • URL

      https://www.youtube.com/watch?v=JOWet_VzMsk

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [備考] 基礎天文学概論「2.地動説と天動説、ケプラーの法則」

    • URL

      https://www.youtube.com/watch?v=x2eRIAGEhPU

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [備考] 基礎天文学概論「3.望遠鏡、天体観測」

    • URL

      https://www.youtube.com/watch?v=D21c9xLkzuE

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [備考] 基礎天文学概論「4.光(電磁波)が運ぶ天体の情報」

    • URL

      https://www.youtube.com/watch?v=c92kok5ILok

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2023-12-25  

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