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広視野高頻度測光観測と異常検知による秒スケールで変動する宇宙の探査

研究課題

研究課題/領域番号 21H04491
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
研究機関東京大学

研究代表者

酒向 重行  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (90533563)

研究分担者 山本 泰生  静岡大学, 情報学部, 准教授 (30550793)
根來 均  日本大学, 理工学部, 教授 (30300891)
木邑 真理子  国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 基礎科学特別研究員 (40879699)
研究期間 (年度) 2021-04-05 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
42,510千円 (直接経費: 32,700千円、間接経費: 9,810千円)
2024年度: 8,710千円 (直接経費: 6,700千円、間接経費: 2,010千円)
2023年度: 8,580千円 (直接経費: 6,600千円、間接経費: 1,980千円)
2022年度: 8,190千円 (直接経費: 6,300千円、間接経費: 1,890千円)
2021年度: 17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円)
キーワード時間軸天文学 / 多波長観測 / 広視野サーベイ / 異常検知 / 高速観測
研究開始時の研究の概要

本研究では木曽広視野動画カメラTomo-e Gozenが世界で唯一取得できる広視野かつ高頻度の測光ビッグデータに、オンライン異常検知法を主体としたデータ駆動型手法を導入することで、今まで見過ごされてきたhoursからsub-secの時間スケールを持つ変動現象を探査する。検出された変動パタンを天文学的に分類した後、科学的に興味深い現象に対して多波長の迅速な追観測を実施する。これにより太陽系天体、恒星フレア、原始惑星円盤、高エネルギーコンパクト天体と多岐に渡る科学成果が期待できる。本研究は、現代情報学による大胆な簡略化とデータ駆動型科学を天文学に深く導入させた新しい形の天文・情報分野間連携である。

研究実績の概要

本年度は、東京大学木曽観測所105cmシュミット望遠鏡に搭載されたTomo-e Gozenカメラが日々のサーベイ観測で獲得する広視野動画データに対し、各フレームに検出される天体像を測光し、時間軸方向に関連付けることで大量の測光時系列データを得るソフトを開発した。また、取得したデータを学術高速ネットワークSINET6を経由してデータ活用社会創成プラットフォームmdx上に構築したデータベースへ逐次転送するシステムを開発した。これらを組み合わせることで測光時系列データの逐次記録の運用を開始した。Tomo-e Gozenで観測した天体の短時間変動現象に関する論文を2本出版した。
一般の時系列データの周期変動を高速に推定する手法を提案し、提案法に基づくオンラインパターン分解法を開発した。変動現象を含む時系列データのベンチマークにおいて性能を検証し、Tomo-e Gozen データを対象とする予備実験を行った。また測光時系列データの突発検知課題を対象とする動的データビニング法に関する論文を出版した。
矮新星SS Cygの観測結果について国際会議にて発表した。矮新星GK Perとブラックホール連星MAXI J1820+070の観測データを解析し、結果を国内学会で発表した。また、論文化を進めた。2023年9月にアウトバーストを起こしたブラックホール連星Swift J1727.8-1613の観測も実施した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

SINET6の木曽観測所への開通がSINET側の都合により当初計画より約1年遅れたことにともない、測光時系列データのデータベースの構築は計画よりやや遅延している。一方、他の研究は順調に進展している。

今後の研究の推進方策

当初の計画に従い、測光時系列データのデータベースの構築と時系列データに対する高速かつ高信頼な異常検知法の開発を進める。また、Tomo-e GozenとMAXIの連携、およびNICERとの可視X線同時観測を実施する予定である。

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 2021 審査結果の所見   実績報告書
  • 研究成果

    (31件)

すべて 2024 2023 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 8件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 8件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 8件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Enhancing Seasonal Length Estimation for Time-Series StreamingData using Sliding Discrete Fourier Transform2024

    • 著者名/発表者名
      Phungtua-eng Thanapol、山本 泰生
    • 雑誌名

      人工知能学会研究会資料 知識ベースシステム研究会

      巻: 131 号: 0 ページ: 21-26

    • DOI

      10.11517/jsaikbs.131.0_21

    • ISSN
      2436-4592
    • 年月日
      2024-03-22
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際共著
  • [雑誌論文] Intermediate-luminosity Type IIP SN 2021gmj: a low-energy explosion with signatures of circumstellar material2024

    • 著者名/発表者名
      Yuta Murai, Masaomi Tanaka, Miho Kawabata et al. (including Kohki Uno)
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 528 号: 3 ページ: 4209-4227

    • DOI

      10.1093/mnras/stae170

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A search for extragalactic fast optical transients in the Tomo-e Gozen high-cadence survey2023

    • 著者名/発表者名
      Oshikiri Kakeru、Tanaka Masaomi、Tominaga Nozomu、Morokuma Tomoki、Takahashi Ichiro、Tampo Yusuke、Hamidani Hamid、Arima Noriaki、Arimatsu Ko、Kasuga Toshihiro、Kobayashi Naoto、Kondo Sohei、Mori Yuki、Niino Yuu、Ohsawa Ryou、Okumura Shin-ichiro、Sako Shigeyuki、Takahashi Hidenori
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 527 号: 1 ページ: 334-345

    • DOI

      10.1093/mnras/stad3184

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Elastic Data Binning: Time-Series Sketching for Time-Domain Astrophysics Analysis2023

    • 著者名/発表者名
      Phungtua-eng Thanapol、Sako Shigeyuki、Nishikawa Yushi、Yamamoto Yoshitaka
    • 雑誌名

      ACM SIGAPP Applied Computing Review

      巻: 23 号: 2 ページ: 5-22

    • DOI

      10.1145/3610409.3610410

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Detection of highly correlated optical and X-ray variations in SS Cygni with Tomo-e Gozen and NICER2022

    • 著者名/発表者名
      Nishino Yohei、Kimura Mariko、Sako Shigeyuki、Beniyama Jin、Enoto Teruaki、Minezaki Takeo、Nakaniwa Nozomi、Ohsawa Ryou、Takita Satoshi、Yamada Shinya、Gendreau Keith C
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 74 号: 3 ページ: L17-L22

    • DOI

      10.1093/pasj/psac027

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Deep Simultaneous Limits on Optical Emission from FRB 20190520B by 24.4 fps Observations with Tomo-e Gozen2022

    • 著者名/発表者名
      Niino Yuu, Doi Mamoru, Sako Shigeyuki, Ohsawa Ryou, Arima Noriaki, Jiang Ji-an, Tominaga Nozomu, Tanaka Masaomi, Li Di, Niu Chen-Hui, Tsai Chao-Wei, Kobayashi Naoto, Takahashi Hidenori, Kondo Sohei, Mori Yuki, Aoki Tsutomu, Arimatsu Ko, Kasuga Toshihiro, Okumura Shin-ichiro
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 931 号: 2 ページ: 109-109

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac6be8

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Deep-learning real/bogus classification for the Tomo-e Gozen transient survey2022

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Ichiro、Hamasaki Ryo、Ueda Naonori、Tanaka Masaomi、Tominaga Nozomu、Sako Shigeyuki、Ohsawa Ryou、Yoshida Naoki
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 74 号: 4 ページ: 946-960

    • DOI

      10.1093/pasj/psac047

    • 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] Video observations of tiny near-Earth objects with Tomo-e Gozen2022

    • 著者名/発表者名
      Beniyama Jin、Sako Shigeyuki、Ohsawa Ryou et al. (23 authors including Doi Mamoru)
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 74 号: 4 ページ: 877-903

    • DOI

      10.1093/pasj/psac043

    • 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] Fast optical flares from M?dwarfs detected by a one-second-cadence survey with Tomo-e Gozen2022

    • 著者名/発表者名
      Aizawa Masataka、Kawana Kojiro、Kashiyama Kazumi (+Kotaro Fujisawa) et al.
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 74 号: 5 ページ: 1069-1094

    • DOI

      10.1093/pasj/psac056

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Discovery of the Fastest Early Optical Emission from Overluminous SN Ia 2020hvf: A Thermonuclear Explosion within a Dense Circumstellar Environment2021

    • 著者名/発表者名
      Jiang Ji-an, Maeda Keiichi, Kawabata Miho, Doi Mamoru, Shigeyama Toshikazu, Tanaka Masaomi, Tominaga Nozomu, Nomoto Ken’ichi, Niino Yuu, Sako Shigeyuki, Ohsawa Ryou, Schramm Malte, Yamanaka Masayuki, Kobayashi Naoto, Takahashi Hidenori, et al.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal Letters

      巻: 923 号: 1 ページ: L8-L8

    • DOI

      10.3847/2041-8213/ac375f

    • NAID

      120007177816

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Tomo-e Gozen 高速データ転送のための木曽観測所からのSINET接続2024

    • 著者名/発表者名
      森由貴
    • 学会等名
      日本天文学会春季年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Tomo-e Gozen NEO サーベイにおける高速移動天体検出システムの改善2024

    • 著者名/発表者名
      和田空大
    • 学会等名
      日本天文学会春季年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Tomo-e Gozen広域サーベイにおけるConvolutional GRUを用いた雲分布の未来予測2024

    • 著者名/発表者名
      津々木里咲
    • 学会等名
      日本天文学会春季年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Tomo-e Gozen広域サーベイにおける突発天体の即時アラートシステムの開発2024

    • 著者名/発表者名
      星野龍一
    • 学会等名
      日本天文学会春季年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 強磁場激変星 GK Per の 2023 年のアウトバースト中の X 線・可視光同時観測2024

    • 著者名/発表者名
      木邑真理子
    • 学会等名
      2023年度連星系・変光星研究会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 強磁場激変星 GK Per の 2023 年のアウトバースト中の X 線・可視光同時観測2024

    • 著者名/発表者名
      木邑真理子
    • 学会等名
      日本天文学会2024年春季年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Online Seasonal Length Estimation: A Fast and Accurate Algorithm for Seasonality Analysis2024

    • 著者名/発表者名
      Thanapol Phungtua-eng, Yoshitaka Yamamoto
    • 学会等名
      The 10th International Symposium toward the Future of Advanced Researches in Shizuoka University (ISFAR-SU2024)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 突発天体サーベイの差分解析における候補天体絞り込み手法の開発2023

    • 著者名/発表者名
      笹岡大雅
    • 学会等名
      日本天文学会秋季年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Tomo-e Gozen 動画データの光度曲線解析へ向けた天体マッチング法の検討と処理速度評価2023

    • 著者名/発表者名
      有馬宣明
    • 学会等名
      日本天文学会秋季年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 木曽超広視野高速CMOSカメラTomo-e Gozenによる重力波フォローアップ観測2023

    • 著者名/発表者名
      新納悠
    • 学会等名
      日本天文学会秋季年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] The 2021 anomalous event and its precursor of the dwarf nova SS Cyg2023

    • 著者名/発表者名
      Mariko Kimura
    • 学会等名
      Vasto accretion meeting 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The 2021 anomalous event and its precursor of the dwarf nova SS Cyg2023

    • 著者名/発表者名
      Mariko Kimura
    • 学会等名
      The Golden Age of Cataclysmic Variables and Related Objects VI
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 天文測光データにおける突発検知問題を対象としたウェーブレット変換とDeepAnTの可用性調査2023

    • 著者名/発表者名
      西川侑志, Thanapol Phungtua-eng, 山本泰生
    • 学会等名
      第22回情報科学技術フォーラム
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Elastic Data Binning for Transient Pattern Analysis in Time-Domain Astrophysics2023

    • 著者名/発表者名
      Thanapol Phungtua-eng, Yoshitaka Yamamoto, Shigeyuki Sako
    • 学会等名
      The 38th ACM/SIGAPP Symposium On Applied Computing
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Elastic data binning a novel sketching time-series data2023

    • 著者名/発表者名
      Thanapol Phungtua-eng, Yoshitaka Yamamoto
    • 学会等名
      The 9th International Symposium toward the Future of Advanced Researches in Shizuoka University (ISFAR-SU2023)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of an infrared all-sky camera system for cloud monitoring2022

    • 著者名/発表者名
      Tsutsuki, Risa, Shigeyuki Sako, and 8 coauthors
    • 学会等名
      SPIE Astronomical Telescopes + Instrumentation 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Detection for Transient Patterns with Unpredictable Duration using Chebyshev Inequality and Dynamic Binning2021

    • 著者名/発表者名
      Thanapol Phungtua-eng, Yoshitaka Yamamoto, Shigeyuki Sako
    • 学会等名
      2021 Ninth International Symposium on Computing and Networking Workshops (CANDARW)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ランダムカットフォレスト法を用いたライトカーブの突発現象検知2021

    • 著者名/発表者名
      鈴木健太, 山本泰生
    • 学会等名
      2021年度人工知能学会全国大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Dynamic binning for the unknown transient patterns analysis in astronomical time series2021

    • 著者名/発表者名
      Thanapol Phungtua-eng, Yoshitaka Yamamoto, Shigeyuki Sako
    • 学会等名
      IEEE BigData2021 poster, 2021.12
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] Tomo-e Gozen

    • URL

      https://tomoe.mtk.ioa.s.u-tokyo.ac.jp/index.html

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実績報告書 2021 実績報告書
  • [産業財産権] 反射鏡および撮像装置2022

    • 発明者名
      酒向 重行, 津々木 里咲
    • 権利者名
      酒向 重行, 津々木 里咲
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2022-063954
    • 出願年月日
      2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

URL: 

公開日: 2021-04-28   更新日: 2024-12-25  

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