大規模電波カメラによる「あかり」北極域の掃天観測

• 研究課題/領域番号: 26247019
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 天文学
• 研究機関: 関西学院大学 (2018); 筑波大学 (2014-2017)
• 研究代表者: 中井 直正 関西学院大学, 理工学部, 教授 (80192665)
• 研究分担者: 久野 成夫 筑波大学, 数理物質系, 教授 (30311179) ; 永井 誠 筑波大学, 数理物質系, 研究員 (50522877) ; 瀬田 益道 筑波大学, 数理物質系, 講師 (80358994)
• 研究協力者: 新田 冬夢 ; 村山 洋佑
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 42,250千円 (直接経費: 32,500千円、間接経費: 9,750千円); 2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2016年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2015年度: 16,510千円 (直接経費: 12,700千円、間接経費: 3,810千円); 2014年度: 21,970千円 (直接経費: 16,900千円、間接経費: 5,070千円)
• キーワード: 電波天文学 / 銀河 / 高赤方偏移 / 電波カメラ / MKID / MKIDS / 連続波電波カメラ / 銀河系 / 銀河物理学 / 電波望遠鏡 / 電波天文 / 銀河物理 / 超伝導カメラ

研究成果の概要

国立天文台野辺山45m電波望遠鏡に搭載し、天空上の109点の100GHz帯の連続波電波を同時に観測可能な高感度超伝導電波カメラ（MKID）の開発を行った。従来のTESボロメータカメラに比べて、1本の読出線・回路で数100素子を同時に読み出せること、素子の歩留まりが80%以上と高いこと、ダイナミックレンジが高いので強度較正装置が使えるという大きな利点がある。また科学観測に向けて、遠方銀河のダスト放射を複数周波数で観測した場合の銀河の距離（赤方偏移）やダストの物理量（温度、光度）の測定精度の検討を行った。今後この観測システムで「あかり」北極域の大規模掃天観測を行う。

研究成果の学術的意義や社会的意義

現在、遠方銀河は可視光での観測が多いが電波で銀河のダスト放射を観測して得られる銀河の数の方が数倍～十倍も多く、また宇宙での星形成史も大きく異なっている。可視光で見えない銀河が圧倒的に多いのである。開発した野辺山45m電波望遠鏡＋MKID電波カメラの高感度広域掃天観測システムは遠方（z>7）の赤方偏移した銀河ダストの放射の検出に威力を発揮する。また開発した技術によりテラヘルツ波を含めて100GHz以上の他の周波数の連続波電波カメラの開発に応用できて、将来の南極テラヘルツ望遠鏡用の1万素子や20万素子の超大規模電波カメラの開発を可能とするものである。

研究成果

• [雑誌論文] Design, Fabrication and Measurement of Pyramid-Type Antireflective Structures on Columnar Crystal Silicon Lens for Millimeter-Wave Astronomy (2018)
  • 著者名/発表者名: Nitta T.、Sekimoto Y.、Hasebe T.、Noda K.、Sekiguchi S.、Nagai M.、Hattori S.、Murayama Y.、Matsuo H.、Dominjon A.、Shan W.、Naruse M.、Kuno N.、Nakai N.
  • 雑誌名: Journal of Low Temperature Physics 巻: 193 号: 5-6 ページ: 976-983
  • DOI: 10.1007/s10909-018-2047-4
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Data Acquisition System of Nobeyama MKID Camera (2018)
  • 著者名/発表者名: Nagai, M.; Hisamatsu, S.; Zhai, G.; Nitta, T.; Nakai, N.; Kuno, N.; Murayama, Y.; Hattori, S.; Mandal, P.; Sekimoto, Y.; Kiuchi, H.; Noguchi, T.; Matsuo, H.; Dominjon, A.; Sekiguchi, S.; Naruse, M.; Maekawa, J.; Minamidani, T.; Saito, M.
  • 雑誌名: Journal of Low Temperature Physics, 巻: 193 号: 3-4 ページ: 585-592
  • DOI: 10.1007/s10909-018-1961-9
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Broadband Pillar-Type Antireflective Subwavelength Structures for Silicon and Alumina (2017)
  • 著者名/発表者名: Nitta Tom、Sekimoto Yutaro、Noda Kazufusa、Sekiguchi Shigeyuki、Shu Shibo、Matsuo Hiroshi、Dominjon Agnes、Naruse Masato、Kuno Nario、Nakai Naomasa
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Terahertz Science and Technology 巻: 7 号: 3 ページ: 295-301
  • DOI: 10.1109/tthz.2017.2692045
  • 査読あり
• [雑誌論文] Point-diffraction interferometer for radio telescopes (2016)
  • 著者名/発表者名: Okumura, Taishi; Imada, Hiroaki; Nagai, Makoto; Nitta, Tom; Nakai, Naomasa; Kuno, Nario
  • 雑誌名: Proceedings of the SPIE 巻: ９９０６ ページ: 990641-990649
  • DOI: 10.1117/12.2233942
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Design of wide-field Nasmyth optical system for a submillimeter camera (2015)
  • 著者名/発表者名: Toshihiro Tsuzuki, Tom Nitta, Hiroaki Imada, Masumichi Seta, Naomasa Nakai, Shigeyuki Sekiguchi, Yutaro Sekimoto
  • 雑誌名: Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems 巻: 1 号: 2 ページ: 025002-025002
  • DOI: 10.1117/1.jatis.1.2.025002
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Hot ammonia in the center of the Seyfert 2 galaxy NGC 3079 (2014)
  • 著者名/発表者名: Miyamoto,Y., Nakai,N., Seta,M., Salak,D., Hagiwara,K., Nagai,M., Ishii,S., Yamauchi,A.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 67 号: 1 ページ: 5-15
  • DOI: 10.1093/pasj/psu131
  • NAID: 120007130265
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] 野辺山45m電波望遠鏡搭載用100-GHz帯109素子MKIDカメラの搭載試験 (2019)
  • 著者名/発表者名: 永井 誠, 新田冬夢, 村山洋佑, Zhai Guangyuan, Pranshu Mandal, 鈴木隆司, 樋川遼太 朗, 久野成夫, 中井直正, 関本裕太郎, 松尾宏, 都築俊宏, 木内等, 福嶋美津広, 三ツ井健司, 江崎翔平, 宮地晃平, Shan Wenlei, 野口卓, 成 瀬雅人, 南谷哲宏, 前川淳, 御子柴廣, 藤茂, 宮澤千栄子, 45m 運用メンバー
  • 学会等名: 日本天文学会2019年春季年会
• [学会発表] 野辺山45m電波望遠鏡搭載用100-GHz帯電波カメラの光学評価 (2018)
  • 著者名/発表者名: 村山洋佑, 新田冬夢, 服部将吾, 久野成夫, Guangyuan Zhai, Pranshu Mandal, 奥村大志, 中井直正, 永井誠, 松尾宏, 都築俊宏, 福嶋美津広, 三ツ井健司, 江崎翔平, 宮地晃平, 関本裕太郎, 野口卓, 成瀬雅人
  • 学会等名: 日本天文学会2018年秋季年会
• [学会発表] 野辺山45 m電波望遠鏡搭載用100-GHz帯電波カメラのMKIDアレイ開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 村山洋佑, 新田冬夢, 服部将吾, 中井直正, 久野成夫, Pranshu Mandal, Guangyuan Zhai, 関本裕太郎, 永井誠, 野口卓, 江崎翔平, 宮地晃平, Wenlei Shan, Dominjon Agnes, 松尾宏, 成瀬雅人, 関口繁之
  • 学会等名: 日本天文学会2018年春季年会
• [学会発表] 100 GHz帯連続波カメラ冷却光学系で用いるSiレンズの反射防止コーティングの開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 服部将吾、新田冬夢、村山洋佑、中井直正、久野成夫、Zhai Guangyuan、Mandal Pranshu (筑波大学)、関本裕太郎、長谷部孝 (宇宙航空研究開発機構)、永井誠、野口卓、松尾宏、福嶋美津広、三ツ井健司 (国立天文台)
  • 学会等名: 日本天文学会2018年春季年会
• [学会発表] 野辺山45m電波望遠鏡搭載用MKIDカメラの搭載試験 (2017)
  • 著者名/発表者名: 永井誠, 新田冬夢, 服部将吾, 村山洋佑, Zhai Guangyuan, Pranshu Mandal 中井直正, 久野成夫, 関本裕太郎, 木内等, 野口卓, 松尾宏, Dominjon Agnes, 福嶋美津広, 三ツ井健司, 福田武夫, 岩下光, 関口 繁之, 成瀬雅人, 前川淳, 南谷哲宏, 御子柴廣, 藤茂, 宮澤千栄子, 齋藤正雄, 45m 運用メンバー
  • 学会等名: 日本天文学会2017年秋季年会
• [学会発表] 野辺山45m電波望遠鏡搭載用MKIDカメラの解析ハイフライン (2017)
  • 著者名/発表者名: Zhai Guangyuan, 永井誠, 新田冬夢, 中井直正, 久野成夫, Pranshu Mandal, 村山洋祐, 服部将吾, 関本裕太郎, 木内等, 野口卓, 松尾宏, Dominjon Agnes, 関口繁之, 成瀬雅人, 前川淳, 南谷哲宏, 齋藤正雄
  • 学会等名: 日本天文学会2017年秋季年会
• [学会発表] 電波点回折干渉計(II) (2017)
  • 著者名/発表者名: 奥村大志（筑波大学）, 今田大皓（ISAS/JAXA）, 永井誠, 新田冬夢, 中井直正, 久野成夫（筑波大学）
  • 学会等名: 日本天文学会2017年春季年会
  • 発表場所: 九州大学（福岡県福岡市）
• [学会発表] 野辺山45m電波望遠鏡搭載に向けた広帯域超伝導カメラ冷却光学系の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山田淑乃, 新田冬夢, 中井直正, 久野成夫, 永井誠, 今田大皓, 久松俊輔, 関本裕太郎,三ツ井健司, 岡田則夫, 福嶋美津広, 都築俊宏, 野口卓, 松尾宏, Dominjon Agnes, 関根正和, 関口繁之, Shibo Shu, 成瀬雅人
  • 学会等名: 日本天文学会2016年春季年会
  • 発表場所: 首都大学東京（東京都八王子市）
  • 年月日: 2016-03-16
• [学会発表] 野辺山45m 電波望遠鏡搭載用MKIDカメラの観測システムの構築 (2016)
  • 著者名/発表者名: 永井誠, 久松俊輔, 新田冬夢, 中井直正, 久野成夫, 今田大皓, 山田淑乃, 関本裕太郎, 木内等, 野口卓, 松尾宏, Dominjon Agnes, 関根正和, 関口繁之, Shibo Shu, 成瀬雅人, 前川淳, 南谷哲宏, 齋藤正雄
  • 学会等名: 日本天文学会2016年春季年会
  • 発表場所: 首都大学東京（東京都八王子市）
  • 年月日: 2016-03-16
• [学会発表] 野辺山45m電波望遠鏡搭載に向けた90/150-GHz帯MKIDカメラの開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 新田冬夢, 中井直正, 久野成夫, 永井誠, 村山洋佑(筑波大学), 関本裕太郎, 福嶋美津広, 三ツ井健
  • 学会等名: 日本天文学会2016年秋季年会
  • 発表場所: 愛媛大学（愛媛県松山市）
• [学会発表] 南極10 mテラヘルツ望遠鏡搭載用超伝導電波カメラの機械熱設計 (2016)
  • 著者名/発表者名: 村山洋佑, 新田冬夢, 中井直正, 久野成夫, 永井誠(筑波大学), 関本裕太郎, 都築俊宏(国立天文
  • 学会等名: 日本天文学会2016年秋季年会
  • 発表場所: 愛媛大学（愛媛県松山市）
• [学会発表] 野辺山45m電波望遠鏡搭載に向けた220-GHz帯超伝導カメラの開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 新田冬夢, 関本裕太郎, 唐津謙一, 三ツ井健司, 岡田則夫, 野口卓, 松尾宏, 関口繁之, 関根正和, 岡田隆, Shibo Shu, 成瀬雅人, 今田大皓, 瀬田益道, 久野成夫, 中井直正
  • 学会等名: 日本天文学会2014年秋季年会
  • 発表場所: 山形大学
  • 年月日: 2014-09-13