可視光広域高速撮像による高速電波バースト対応天体探査

• 研究課題/領域番号: 23K20236
• 補助金の研究課題番号: 20H01942 (2020-2023)
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 基金 (2024); 補助金 (2020-2023)
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分16010:天文学関連
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 新納 悠 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (50632163)
• 研究分担者: 新沼 浩太郎 山口大学, 大学院創成科学研究科, 教授 (30434260)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2025-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2024年度)
• 配分額: 17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円); 2024年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円); 2023年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円); 2022年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円); 2021年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円); 2020年度: 7,540千円 (直接経費: 5,800千円、間接経費: 1,740千円)
• キーワード: 突発天体 / 高速電波バースト / 多波長天文学 / 時間領域天文学

研究開始時の研究の概要

高速電波バースト(FRB)は正体の全く分かっていない新種の突発天体であり、約 1 GHzの周波数帯の電波で数ミリ秒間という非常に短い継続時 間に数Jy程度のフラックスをもつ。起源のわからない突発天体の正体を解明するには他波長の対応天体を発見することが重要な手がかりになる が、これまでにFRBの対応天体は見つかっていない。本研究では、20平方度の広視野と秒スケール以下の時間分解能を持つ希有な装置であるTom o-e Gozenを用いて電波望遠鏡との同時観測を行うことにより、FRBの可視光対応天体を探査する。

研究実績の概要

高速電波バースト(FRB)は正体の全く分かっていない新種の突発天体であり、約1 GHzの周波数帯の電波で数ミリ秒間という非常に短い継続時間に数Jy程度のフラックスをもつ。起源のわからない突発天体の正体を解明するには他波長の対応天体を発見することが重要な手がかりになるが、これまでにFRBの可視光対応天体は見つかっていない。FRBは短い時間スケールの現象であるため他波長の対応天体も同様に短い時間スケールを持つ可能性があり、その探査には各波長の観測装置に広い視野と短い時間分解能が必要とされる。本研究では、20平方度の広視野と秒スケール以下の時間分解能を持つ希有な装置である木曽シュミット望遠鏡のTomo-e Gozenを用いて電波望遠鏡との同時観測を行うことにより、FRBの可視光対応天体を探査する。
2022年度にはカナダの広視野電波観測装置 Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment (CHIME) との共同観測をさらに推進し、のべ50時間分のデータを取得した。また、repeating FRBを対象とした試験観測もFASTと共同で行った初期観測結果を論文として出版した他、FASTに加えて山口32m電波望遠鏡とも協力してさらに観測を行なった。また、これらの観測で取得したデータの解析から得られた知見をフィードバックして、可視光高速観測データから短時間突発現象を見つけ出すための解析ツールの性能向上を進めた。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

Non-repeating FRBの可視光放射探査観測はついては順調に観測を蓄積し、repeating FRBを対象にした試験観測も順調にデータ取得に成功しており、これらの結果を用いて解析ツールの改良も進んでいる。

今後の研究の推進方策

これまでに行なった観測でのデータ取得状況を分析し、今後の観測をより効率化するために観測計画の再検討を行うことによってFRB可視光放射の探査速度を加速させる。

研究成果

• [国際共同研究] The University of Toronto(カナダ)
• [国際共同研究] Chinese Academy of Sciences(中国)
• [国際共同研究] The University of Toronto(カナダ)
• [国際共同研究] Chinese Academy of Sciences(中国)
• [国際共同研究] The University of Toronto(カナダ)
• [国際共同研究] Chinese Academy of Sciences(中国)
• [雑誌論文] A repeating fast radio burst associated with a persistent radio source (2022)
  • 著者名/発表者名: Niu C.-H., Aggarwal K., Li D., Zhang X., Chatterjee S., Tsai C.-W., Yu W., Law C. J., Burke-Spolaor S., Cordes J. M., Zhang Y.-K., Ocker S. K., Yao J.-M., Wang P., Feng Y., Niino Y., Bochenek C., Cruces M., Connor L., Jiang J.-A., Dai S., Luo R., Li G.-D., Miao C.-C., Niu J.-R., Anna-Thomas R., et al.
  • 雑誌名: Nature 巻: 606 号: 7916 ページ: 873-877
  • DOI: 10.1038/s41586-022-04755-5
  • 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 Gozen (2022)
  • 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
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Search for a simultaneous optical emission from an FRB by the high-speed camera, Tomo-e Gozen (2023)
  • 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
  • 学会等名: Fast Radio Bursts Symposium 2023 in Taiwan
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 可視光高速撮像によるFast Radio Burstの対応天体探査 (2023)
  • 著者名/発表者名: 新納悠
  • 学会等名: 第13回光赤外線天文学大学間連携ワークショップ
• [学会発表] High time-resolution optical limits on bursts from repeating FRB 20190520B by simultaneous 24.4 fps observations with Tomo-e Gozen (2022)
  • 著者名/発表者名: Yuu Niino
  • 学会等名: IAU Symposium 369: The Dawn Of Cosmology & Multi-Messenger Studies With Fast Radio Bursts
  • 国際学会
• [学会発表] 高速 CMOS カメラ Tomo-e Gozen による Fast Radio Burst 可視光放射の探査 (2022)
  • 著者名/発表者名: 新納悠, 土居守, 酒向重行, 大澤亮, 有馬宣明, 小林尚人, 高橋英則, 近藤荘平, 森由貴, 青木勉, 冨永望, Ji-an Jiang, 春日敏測, 田中雅臣, Di Li, Chen-Hui Niu, Chao-Wei Tsai, 有松亘, 奥村真一郎
  • 学会等名: 日本天文学会2022年秋季年会
• [学会発表] Fast Radio Burst の可視光高速観測 (2022)
  • 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
  • 学会等名: 木曽シュミットシンポジウム2022
• [学会発表] 可視光高速撮像による Fast Radio Burstの 対応天体探査 (2022)
  • 著者名/発表者名: 新納悠
  • 学会等名: 2022年度せいめいユーザーズミーティング
  • 招待講演
• [学会発表] Fast Radio Burst 対応天体探査に向けたTriCCS高速観測の実施状況 (2021)
  • 著者名/発表者名: 新納悠
  • 学会等名: 2021年度せいめいユーザーズミーティング
• [学会発表] Tomo-e GozenによるFast Radio Burst可視光高速観測 (2021)
  • 著者名/発表者名: 新納悠
  • 学会等名: 木曽シュミットシンポジウム2021
• [学会発表] Fast Radio Burst 可視光観測 (2021)
  • 著者名/発表者名: 新納悠
  • 学会等名: 第12回光赤外線天文学大学間連携ワークショップ
  • 招待講演
• [学会発表] 高速カメラTriCCSによるFast Radio Burst可視光観測の可能性 (2020)
  • 著者名/発表者名: 新納悠
  • 学会等名: 2020年度せいめいユーザーズミーティング
• [学会発表] 中小口径望遠鏡と高速カメラによる Fast Radio Burst 可視光観測の可能性 (2020)
  • 著者名/発表者名: 新納悠
  • 学会等名: 第11回光赤外線天文学大学間連携ワークショップ