単一鏡偏波観測で探る銀河の大局的磁場構造

• 研究課題/領域番号: 21K03618
• 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: 鹿児島大学
• 研究代表者: 中西 裕之 鹿児島大学, 理工学域理学系, 准教授 (90419846)
• 研究分担者: 小林 秀行 国立天文台, 水沢VLBI観測所, 特任教授 (20211906) ; 藤澤 健太 山口大学, 時間学研究所, 教授 (70311181)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
• キーワード: 銀河 / 磁場 / 偏波観測 / 相互相関 / デジタル回路 / FPGA / 電波観測 / 電波 / デジタル / 干渉計 / 偏波

研究開始時の研究の概要

山口大学で運用する電波望遠鏡に偏波観測モードを実装するため、FPGAボードを用いたデジタル相互相関器を開発する。実験室での動作試験および評価を行った後、山口の電波望遠鏡に搬入し、試験観測ののち、較正用データを取得し、偏波観測モードによる近傍銀河の本観測を実施する。アーカイブで入手した偏波データと単一鏡偏波観測データを用いてミッシングフラックスのないシンクロトロン放射の偏波マップを得る。新たに開発した磁場ベクトルマップ作成法を適用し、銀河の大局的磁場構造のモード数を調べ、可視光観測から判定できる渦状腕数との関係を調べる。

研究成果の概要

我々は、ROACH2 (Reconfigurable Open Architecture Computing Hardware 2)と呼ばれるFPGAボード用いてデジタル相互相関分光計を開発した。実験室での動作試験の後、令和3年からの3年間に計4回、KDDI 山口衛星通信所に装置を持ち込み、試験観測を行い、相互相関スペクトルを得ることに成功した。
また、JVLA電波干渉計で得られた渦巻銀河NGC4254のC、Xバンドデータを解析し、偏波マップを作成した。独自に開発した「磁場ベクトルマップ作成法」を適用し、磁場ベクトルマップを作成することに成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

FPGAボード用いてデジタル相互相関分光計を開発し、KDDI 山口衛星通信所のアンテナでリアルタイムの相互相関スペクトルが得られるようになった。これは本研究で主眼においた銀河磁場の研究以外でも、様々な偏波観測をはじめ、干渉計観測に応用できるため、さらなる学術的発展につながる点で意義は大きいと考える。
また、新たに銀河の磁場ベクトルマップを作成することができ、我々が独自に考案した「磁場ベクトルマップ作成法」が銀河磁場の構造研究に極めて強力なツールとなることが示された。銀河の大局的磁場構造の起源を解明する上で、重要な手がかりが得られた点で学術的意義は大きいと考える。

研究成果

• [雑誌論文] Filamentary Network and Magnetic Field Structures Revealed with BISTRO in the High-mass Star-forming Region NGC 2264: Global Properties and Local Magnetogravitational Configurations (2024)
  • 著者名/発表者名: Wang Jia-Wei, Nakanishi Hiroyuki, et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 962 号: 2 ページ: 136-136
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ad165b
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Detection of Extragalactic Anomalous Microwave Emission in NGC 2903 Using KVN Single-dish Observations (2024)
  • 著者名/発表者名: Poojon Panomporn、Chung Aeree、Hoang Thiem、Baek Junhyun、Nakanishi Hiroyuki、Hirota Tomoya、Tsai Chao-Wei
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 963 号: 2 ページ: 88-88
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ad1bc8
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] First BISTRO Observations of the Dark Cloud Taurus L1495A-B10: The Role of the Magnetic Field in the Earliest Stages of Low-mass Star Formation (2023)
  • 著者名/発表者名: Ward-Thompson Derek、Karoly Janik、Pattle Kate、Whitworth Anthony、Kirk Jason、Berry David、Bastien Pierre、Ching Tao-Chung、Coud? Simon、Hwang Jihye、Kwon Woojin、Soam Archana、Wang Jia-Wei、Hasegawa Tetsuo、Lai Shih-Ping、Qiu Keping、Arzoumanian Doris、Doi Yasuo、et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 946 号: 2 ページ: 62-62
  • DOI: 10.3847/1538-4357/acbea4
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The JCMT BISTRO Survey: Studying the Complex Magnetic Field of L43 (2023)
  • 著者名/発表者名: Karoly Janik, Nakanishi Hiroyuki, et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 952 号: 1 ページ: 29-29
  • DOI: 10.3847/1538-4357/acd6f2
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 鹿児島大学における高校生向け先取り履修科目開講の試み -高大接続教育の新たな形- (2023)
  • 著者名/発表者名: 中西裕之，岡村浩昭，松本詔，秦重史，加藤太一郎，九町健一，小林励司
  • 雑誌名: Proceedings of Kyushu Regional Conference of Society of Japan Science Teaching 巻: 49 ページ: 61-62
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] A kinematic study of the disc-outflow system around a high-mass protostar G59.783+0.065 probed by methanol and water masers (2023)
  • 著者名/発表者名: Nakamura M、Motogi K、Nakamura H、Yonekura Y、Fujisawa K
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 526 号: 1 ページ: 1000-1021
  • DOI: 10.1093/mnras/stad2725
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spectral analysis of a parsec-scale jet in M 87: Observational constraint on the magnetic field strengths in the jet (2023)
  • 著者名/発表者名: Ro, H. et al., including M. Honma
  • 雑誌名: Astronomy & Astrophysics 巻: 673 ページ: A159-A159
  • DOI: 10.1051/0004-6361/202142988
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Precessing jet nozzle connecting to a spinning black hole in M87 (2023)
  • 著者名/発表者名: Cui Y. et al., incluing M. Honma
  • 雑誌名: Nature 巻: 621 号: 7980 ページ: 711-715
  • DOI: 10.1038/s41586-023-06479-6
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Water maser distributions and their internal motions in the Sagittarius B2 complex (2023)
  • 著者名/発表者名: Sakai Daisuke、Oyama Tomoaki、Nagayama Takumi、Honma Mareki、Kobayashi Hideyuki
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 75 号: 5 ページ: 937-950
  • DOI: 10.1093/pasj/psad052
• [雑誌論文] JCMT BISTRO Observations: Magnetic Field Morphology of Bubbles Associated with NGC 6334 (2023)
  • 著者名/発表者名: Tahani, Mehrnoosh; Bastien, Pierre; Furuya, Ray S.; Pattle, Kate; Johnstone, Doug; Arzoumanian, Doris; Doi, Yasuo; Hasegawa, Tetsuo; Inutsuka, Shu-ichiro; Hiroyuki Nakanishi et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 944 号: 2 ページ: 139-139
  • DOI: 10.3847/1538-4357/acac81
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The Past and Future of East Asia to Italy: Nearly Global VLBI (2023)
  • 著者名/発表者名: Gabriele Giovannini, Yuzhu Cui, Kazuhiro Hada, Kunwoo Yi, Hyunwook Ro, Bong Won Sohn, Mieko Takamura, Salvatore Buttaccio, Filippo D’Ammando, Marcello Giroletti, Yoshiaki Hagiwara, Motoki Kino, Evgeniya Kravchenko, Giuseppe Maccaferri, Alexey Melnikov, Kotaro Niinuma, Monica Orienti,..., Akihiro Doi, et al.
  • 雑誌名: Galaxies 巻: 11 号: 2 ページ: 49-49
  • DOI: 10.3390/galaxies11020049
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Physical properties of the molecular cloud, N4, in SS 433: Evidence for an interaction of molecular cloud with the jet from SS 433 (2022)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Yamamoto, Ryuji Okamoto, Yasuhiro Murata, Hiroyuki Nakanishi, Hiroshi Imai, Kohei Kurahara
  • 雑誌名: Publication of the Astronomical Society of Japan 巻: - 号: 3 ページ: 493-509
  • DOI: 10.1093/pasj/psac012
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A Spiral Magnetic Field in a Hub-filament Structure, Monoceros R2 (2022)
  • 著者名/発表者名: Hwang, J. et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 941 号: 1 ページ: 51-51
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ac99e0
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The JCMT BISTRO-2 Survey: Magnetic Fields of the Massive DR21 Filament (2022)
  • 著者名/発表者名: Ching, Tao-Chung; Qiu, Keping; Li, Di; Ren, Zhiyuan; Lai, Shih-Ping; Berry, David; Pattle, Kate; Furuya, Ray; Ward-Thompson, Derek; Johnstone, Doug; Hiroyuki Nakanishi et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 941 号: 2 ページ: 122-122
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ac9dfb
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] MeerKAT’s view of double radio relic galaxy cluster Abell 3376 (2022)
  • 著者名/発表者名: Chibueze James O、Akamatsu Hiroki、Parekh Viral、Sakemi Haruka、Ohmura Takumi、van Rooyen Ruby、Akahori Takuya、Nakanishi Hiroyuki、Machida Mami、Takeuchi Tsutomu T、Smirnov Oleg、Kleiner Dane、Maccagni Filippo M
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: - 号: Supplement_1 ページ: S97-S107
  • DOI: 10.1093/pasj/psac009
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Pre-integration Digital Spectrometer (2022)
  • 著者名/発表者名: Nakanishi, Hiroyuki; Furuhashi, Masataka; Nakahara, Saeko
  • 雑誌名: 2022 Asia-Pacific Microwave Conference (APMC) 巻: - ページ: 590-592
  • DOI: 10.23919/apmc55665.2022.9999879
  • 査読あり
• [雑誌論文] Overview of the Observing System and Initial Scientific Accomplishments of the East Asian VLBI Network (EAVN) (2022)
  • 著者名/発表者名: Akiyama, Kazunori; Algaba, Juan-Carlos; An, Tao; Asada, Keiichi ; Asanok, Kitiyanee ; Byun, Do-Young ; Chanapote, Thanapol ; Chen, Wen ; Chen, Zhong ; Cheng, Xiaopeng; Chibueze, James O.; Cho, Ilje; Cho, Se-Hyung ; Chung, Hyun-Soo ; Cui, Lang; Cui, Yuzhu; Doi, Akihiro ; et al.
  • 雑誌名: Galaxies 巻: 10 号: 6 ページ: 113-113
  • DOI: 10.3390/galaxies10060113
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The Yamaguchi Interferometer (2022)
  • 著者名/発表者名: Fujisawa, Kenta; Aoki, Takahiro; Kanazawa, Sho; Akimoto, Masanori; Ogura, Tatsuya; Mori, Kurena; Niinuma, Kotaro; Motogi, Kazuhito; Sawada-Satoh, Satoko et al.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 74 号: 6 ページ: 1415-1420
  • DOI: 10.1093/pasj/psac078
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] B-fields in star-forming region observations (BISTRO): magnetic fields in the filamentary structures of Serpens Main (2022)
  • 著者名/発表者名: W. Kwon, K. Pattle, S. Sadavoy, 他
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 926 号: 2 ページ: 163-163
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ac4bbe
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The Intrinsic Structure of Sagittarius A* at 1.3 cm and 7 mm (2022)
  • 著者名/発表者名: Cho Ilje、Zhao Guang-Yao、Kawashima Tomohisa、Kino Motoki、Akiyama Kazunori、Johnson Michael D.、Issaoun Sara、Moriyama Kotaro、Cheng Xiaopeng、Algaba Juan-Carlos、Jung Taehyun、Sohn Bong Won、Krichbaum Thomas P.、Wielgus Maciek、Hada Kazuhiro、他51名
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 926 号: 2 ページ: 108-108
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ac4165
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Revealing the diverse magnetic field morphologies in Taurus dense cores with sensitive sub-millimeter polarimetry (2021)
  • 著者名/発表者名: E. Chakali, D. Li, R. S. Furuya, 他
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters 巻: 912 号: 2 ページ: L27-L27
  • DOI: 10.3847/2041-8213/abeb1c
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Evidence of an interaction between jets and intra-cluster magnetic layer (2021)
  • 著者名/発表者名: J. O. Chibueze, H. Sakemi, T. Ohmura, M. Machida, H. Akamatsu, T. Akahori, H. Nakanishi, V. Parekh, R. van Rooyen, T. and T. Takeuchi, 2021
  • 雑誌名: Nature 巻: 593 号: 7857 ページ: 47-50
  • DOI: 10.1038/s41586-021-03434-1
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The JCMT BISTRO Survey: 950/450 micron meter polarization study toward NGC 2071IR in Orion B (2021)
  • 著者名/発表者名: A. Lyo, J. Kim, S. Sadavo, 他
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 918 号: 2 ページ: 85-85
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ac0ce9
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Origins of the Long-term Variability of the Near-infrared Emission of the Black Hole X-Ray Binary GRS 1915+105 in the X-Ray Low Luminous State (2021)
  • 著者名/発表者名: Imazato Fumiya、Sasada Mahito、Uemura Makoto、Fukazawa Yasushi、Takahashi Hiromitsu、Nakaoka Tatsuya、Akitaya Hiroshi、Kawabata Koji S.、Akimoto Masanori、Fujisawa Kenta
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 916 号: 2 ページ: 114-114
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ac07a3
  • 査読あり / 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] East Asian VLBI Network observations of active galactic nuclei jets: imaging with KaVA+Tianma+Nanshan (2021)
  • 著者名/発表者名: Cui Yu-Zhu、Hada Kazuhiro、他75名
  • 雑誌名: Research in Astronomy and Astrophysics 巻: 21 号: 8 ページ: 205-205
  • DOI: 10.1088/1674-4527/21/8/205
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Magnetic vector maps of galaxies with interferometric observational data (2024)
  • 著者名/発表者名: 中西裕之
  • 学会等名: 40 Years Evolution of Radio Interferometry in Japan
  • 国際学会
• [学会発表] 鹿児島大学における高校生向け先取り履修科目開講の試み -高大接続教育の新たな形- (2023)
  • 著者名/発表者名: 中西裕之，岡村浩昭，松本詔，秦重史，加藤太一郎，九町健一，小林励司
  • 学会等名: 日本理科教育学会九州支部大会
• [学会発表] HI放射機構・原理について (2023)
  • 著者名/発表者名: 中西裕之
  • 学会等名: SKA precursorによる星間物質研究ワークショップ2023
• [学会発表] ASKAP/MeerKAT ISM論文レビュー 15 (2023)
  • 著者名/発表者名: 中西裕之
  • 学会等名: SKA precursorによる星間物質研究ワークショップ2023
• [学会発表] 近傍宇宙セッション基調講演 (2023)
  • 著者名/発表者名: 中西 裕之
  • 学会等名: SKA-Japanワークショップ2022
• [学会発表] 手作りアンテナによる天の川銀河の観測実習 (2023)
  • 著者名/発表者名: 中西 裕之
  • 学会等名: SKA-Japanワークショップ2022
• [学会発表] Astrometry of Water Maser sources in the Outer Galaxy with VERA (2023)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Nakanishi, Nobuyuki Sakai, Kohei Kurahara and VERA Outer Rotation Curve project members
  • 学会等名: IAU symposium 380 Cosmic Masers
  • 国際学会
• [学会発表] Fast variability and circular polarization of the bursting methanol maser component in G33.641-0.228 (2023)
  • 著者名/発表者名: Kenta Fujisawa
  • 学会等名: IAU symposium 380 Cosmic Masers
  • 国際学会
• [学会発表] A report of trial classes on diurnal and annual motions of stars at junior- high school using a self-made portable planetarium (2022)
  • 著者名/発表者名: 中西 裕之
  • 学会等名: GeoSciEd IX 2022
  • 国際学会
• [学会発表] ITP課題バンク整備に向けた取り組み (2022)
  • 著者名/発表者名: 中西 裕之
  • 学会等名: ITPシンポジウム
• [学会発表] The Milky Way Galaxy and nearby galaxies in HI (2021)
  • 著者名/発表者名: 中西裕之
  • 学会等名: Linking the Science of Large Interferometer in the 2030s
• [学会発表] ALMA長基線観測による 銀河系研究の検討 (2021)
  • 著者名/発表者名: 中西裕之
  • 学会等名: ALMAによるミリ波/サブミリ波VLBIのサイエンス