• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

高精度視線速度法の開拓:宇宙の加速膨張の直接計測から地球型系外惑星の分光まで

研究課題

研究課題/領域番号 22H00151
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
研究機関大阪大学 (2025)
名古屋大学 (2022-2024)

研究代表者

松尾 太郎  大阪大学, 大学院理学研究科, 教授 (00548464)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2026-03-31
研究課題ステータス 交付 (2025年度)
配分額 *注記
39,520千円 (直接経費: 30,400千円、間接経費: 9,120千円)
2025年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2024年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2023年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2022年度: 23,660千円 (直接経費: 18,200千円、間接経費: 5,460千円)
キーワード精密分光測光 / 瞳分光 / 高分散 / 高安定分光 / 太陽系外惑星 / 高分散分光 / ライブイメージング / 分光 / 可視光・近赤外線 / 高安定 / 制御 / 視線速度法 / 分光器 / 安定性 / 分光測光 / 可視光 / 指向計測
研究開始時の研究の概要

宇宙の加速膨張の直接計測には、10年にわたって数cm/sの計測精度が要求される。しかし、室内実験を含めて、数cm/sの速度精度の分光器は実現していない。本研究は、従来の高分散分光器と一線を画す新たなアプローチを開発し、室内で実証するものである。本アプローチは、望遠鏡の指向誤差の影響を低減する瞳収縮分光器と、分光器へ入射する光の角度を精密に計測する新たなセンサーから構成される。本研究は、本アプローチに基づいた試作機を室内で構築し、その分光測光精度を評価するものである。

研究実績の概要

本年度は、主に二つのことを実施した。一つは、将来の宇宙望遠鏡への搭載可能性を広げるために、従来の焦点分光器と瞳分光器が共存できるような解を探索した。その結果、瞳分割だけでなく、瞳結合という新たな過程を加えることで、従来の焦点分光器と共存できる解を見出した。これは、スリット以降の分散素子から検出器までを共通化することができ、焦点分光器で作られるスペクトルパターンと全く同様なスペクトルを形成することができた。これまでの広がったスペクトルが検出面に形成されることなく、少ないサンプリング数にすることができた。瞳分光の最大の特徴である、波面収差に対してスペクトルの形状や位置が無依存であることを失うことなく、焦点分光器と同じ波長分解能や波長帯域を維持することができる。この検討結果は、JAXAが検討中の大型クラスの宇宙望遠鏡計画(GREX-PLUS)に利用され、瞳分光器がGREX-PLUSの高分散分光器のオプション案として採択された。また、米国が検討中のHabitable Worlds Observatory (HWO)コンセプトを推進する、NASAの研究者と瞳分光の検討を開始している。
もう一つの重要な進捗は、指向センサーで取得された像を利用しながら、長時間、指向擾乱を制御することができた。これによって積分時間を延ばすことが可能となり、統計誤差を抑えることによって精度良く系統誤差を計測できるようになった。2024年度以降に実験データを取得し、論文化することができる見込みである。

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

当初の実施計画として、三年度目に論文化のための実験データ取得を行う予定である。そこで、二年度目の今年度は、その実験データ取得のために必要な準備を全て完了する必要がある。研究業績の概要でも述べたように、指向センサーを見ながら指向擾乱を取得することができ、長時間積分が可能となった。実験データとして系統誤差を精度良く見積もることができる。また検出器の温度も安定にできることを確認したため、目標である10 ppm(parts-per-million)よりも小さい誤差に抑えられることが期待される。

今後の研究の推進方策

三年度目である2024年度に、論文として報告するための実験データを取得し、指向擾乱のある環境下で系統誤差を正確に見積もる。2024年度の早い時期にデータを取得できれば、2024年度中に論文としてデータをまとめ、投稿までを行う予定である。また、JAXAで検討中の大型クラスの宇宙望遠鏡GREX-PLUSの高分散分光器と同様に、将来のNASA大型宇宙望遠鏡コンセプトである、Habitable Worlds Observatory (HWO)への応用も検討する。これまでに、HWOの主要な関係者とコンタクトを取り、瞳分光に関する技術的な検討を報告している。今後は、紙の上での検討を発展させて、実験ベースで米国と協力しながら進めていく予定である。

報告書

(3件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 審査結果の所見   実績報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2024 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 2件、 招待講演 3件) 図書 (1件)

  • [国際共同研究] NASA Ames Research Center(米国)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] NASA Ames Research Center(米国)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] Wide-Spectral-Band Nuller Insensitive to Finite Stellar Angular Diameter with a One-Dimensional Diffraction-Limited Coronagraph2024

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Itoh, Taro Matsuo, Motohide Tamura
    • 雑誌名

      Astronomical Journal

      巻: -

    • 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
  • [雑誌論文] Large Interferometer For Exoplanets (LIFE)2023

    • 著者名/発表者名
      Matsuo Taro、Dannert Felix、Laugier Romain、Quanz Sascha P.、Kovaevic Andjelka B.、LIFE Collaboration
    • 雑誌名

      Astronomy & Astrophysics

      巻: 678 ページ: A97-A97

    • DOI

      10.1051/0004-6361/202345927

    • 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 Coronagraph with a Sub-λ/D Inner Working Angle and a Moderate Spectral Bandwidth2022

    • 著者名/発表者名
      Itoh, S., Matsuo, T.
    • 雑誌名

      Astronomical Journal

      巻: 163 号: 6 ページ: 279-279

    • DOI

      10.3847/1538-3881/ac658a

    • 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] Development progress of diffraction-limited coronagraphs with moderate spectral bandwidths2022

    • 著者名/発表者名
      Itoh, S., Matsuo, T., Ota, S., Ikeda, Y., Kojima, R., Yamada, T., Sumi, T.
    • 雑誌名

      Proc. of SPIE

      巻: 12188 ページ: 158-158

    • DOI

      10.1117/12.2629087

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] Development of a high-precision spectrograph for diffraction-limited coronagraphs2022

    • 著者名/発表者名
      Ota, S., Matsuo, T., Itoh, S., Kano, T., Ikeda, Y., Kojima, R., Sukegawa, T., Nakayasu, T., Koyama, M., Sumi, T., Yamada, T.
    • 雑誌名

      Proc. of SPIE

      巻: 12188 ページ: 1218851-1218851

    • DOI

      10.1117/12.2629324

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] The Japan-United States Infrared Interferometry Experiment (JUStIInE): balloon-borne pathfinder for a space-based far-IR interferometer2022

    • 著者名/発表者名
      David Leisawitz, Taro Matsuo, Gregory Mosby Jr., Peter Ade, Rachel Akeson, Dale Fixsen, Qian Gong, Hidehiro Kaneda, Stephen F. Maher, Lee G. Mundy, Shunsuke Ota, Gioia Rau, Elmer Sharp III, Toru Shimokawa, Johannes Staguhn, Carole Tucker, Gerard van Belle
    • 雑誌名

      Proc. of SPIE

      巻: 12190 ページ: 98-98

    • DOI

      10.1117/12.2629426

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際共著
  • [学会発表] GREX-PLUS: HRS光学系2024

    • 著者名/発表者名
      松尾太郎、藤井友香
    • 学会等名
      GREX-PLUS研究会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 太古代海洋における光環境モデルの構築2024

    • 著者名/発表者名
      新井 千紘、伊藤 久美子、藤井 悠里、武田 真之介、菅野 里美、松尾 太郎
    • 学会等名
      生命の起原および進化学会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Phase-space synthesis decomposition for planet detection and characterization2023

    • 著者名/発表者名
      Matsuo Taro、Dannert Felix、Laugier Romain、Quanz Sascha P.、Kovaevil Andjelka B.、LIFE Collaboration
    • 学会等名
      天文学会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 宇宙・地球進化の時間スケールから見る光合成生物の多様性2023

    • 著者名/発表者名
      松尾太郎
    • 学会等名
      日本光合成学会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Green Sea Hypothesis: coevolution of photosynthetic organism and habitat and suggestion of a possible biosignature2023

    • 著者名/発表者名
      Taro Matsuo
    • 学会等名
      Protostars and Planets VII
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Phase-space synthesis decomposition for planet detection and characterization (PSSD)2023

    • 著者名/発表者名
      Taro Matsuo
    • 学会等名
      Large Interferometer for Exoplanets (LIFE) workshop
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 緑の海仮説:光合成生物と光環境の共進化2023

    • 著者名/発表者名
      松尾太郎
    • 学会等名
      藍藻ゲノム交流会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Green Sea Hypothesis: Cyanobacteria evolution under Archean aquatic environment2023

    • 著者名/発表者名
      松尾太郎
    • 学会等名
      Astrobiology Symposium
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 赤外線宇宙干渉計計画から考えるスーパープレッシャー気球に期待する役割2023

    • 著者名/発表者名
      松尾太郎
    • 学会等名
      宇宙科学連合講演会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 赤外線宇宙干渉計LIFEに向けた干渉法の実証実験2023

    • 著者名/発表者名
      松尾太郎
    • 学会等名
      宇宙科学連合講演会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 太古代後期の海洋における酸素・鉄の拡散とそれに伴う鉄の酸化に関する数値計算2023

    • 著者名/発表者名
      武田 真之介、藤井 悠里、松尾 太郎、伊藤 久美子、菅野 里美、小木曽 哲、掛川 武
    • 学会等名
      生命の起原および進化学会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 緑の海仮説:光合成生物と光環境の共進化2023

    • 著者名/発表者名
      松尾太郎
    • 学会等名
      星・惑星形成大研究会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 宇宙赤外線干渉計ミッションSEIRIOS実現に向けた高精度な光路長制御手法2023

    • 著者名/発表者名
      近藤宙貴、松尾太郎、原健介、五十里哲、中須賀真一
    • 学会等名
      宇宙科学連合講演会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 編隊飛行宇宙赤外線干渉計実証機SEIRIOSの実現に向けた像再生手法に関する研究2023

    • 著者名/発表者名
      小川 巧海、近藤 宙貴、松尾 太郎、五十里 哲、船瀬 龍、中須賀 真一
    • 学会等名
      宇宙科学連合講演会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 回折限界の Inner Working Angle を持つ新しいコロナグラフ原理の確認実験2022

    • 著者名/発表者名
      伊藤 哲司、松尾 太郎、太田 峻介、池田 優二、小島 礼己、山田 亨、住 貴宏
    • 学会等名
      2022年度天文学会秋季年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 広帯域コロナグラフマスクの実現に向けた同心型分光器の性能測定2022

    • 著者名/発表者名
      太田 峻介、松尾 太郎、伊藤 哲司、叶哲生、池田 優二、小島 礼己、山田 亨、住 貴宏
    • 学会等名
      2022年度天文学会秋季年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 赤外線宇宙干渉計(SEIRIOS)のための観測手法の考案とミッション機器の設計2022

    • 著者名/発表者名
      松尾 太郎、五十里 哲、近藤 宙貴、太田 峻介、原 健介、山室 智康、中須賀 真一
    • 学会等名
      第66回宇宙科学技術連合講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 宇宙赤外線干渉計ミッションSEIRIOS実現に向けた高精度な光路長制御手法2022

    • 著者名/発表者名
      近藤 宙貴、五十里 哲、松尾 太郎、中須賀 真一
    • 学会等名
      第66回宇宙科学技術連合講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 日米共同気球搭載赤外線干渉計2022

    • 著者名/発表者名
      松尾 太郎、金田 英宏、芝井 広、太田 峻介、宮田 隆志、上塚 貴史、大薮 進喜、松尾 宏、江澤 元、和田 武彦、土居 明広、Leisawitz David、Mosby Gregory
    • 学会等名
      2022年度大気球シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [図書] 宇宙から考える「生命とは何か?」2023

    • 著者名/発表者名
      松尾太郎
    • 総ページ数
      240
    • 出版者
      河出書房新社
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書

URL: 

公開日: 2022-04-19   更新日: 2025-06-20  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi