高感度ミリ波VLBI撮像による星間分子ガス中の超微細空間構造の探求

• 研究領域: 新しい星形成論によるパラダイムシフト：銀河系におけるハビタブル惑星系の開拓史解明
• 研究課題/領域番号: 21H00047
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 鹿児島大学
• 研究代表者: 今井 裕 鹿児島大学, 総合科学域総合教育学系, 准教授 (70374155)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2022年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円); 2021年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
• キーワード: 超長基線電波干渉法 / 星間物質の微細空間構造 / 星形成 / 分子ガス雲微細構造 / 分子吸収線 / ミリ波VLBI / フリンジ位相較正

研究開始時の研究の概要

星間ガス雲は元々のっぺり広がった構造体又は細かい塊の集合体のどちらだったのか? この疑問に答えるべく、ミリ秒角台の解像度を誇るVLBI(超長基線電波干渉法)を使って、数光年に渡って分布する星間物質が集積して最初に作られる1天文単位程度の分子ガスから成る高密度ガス塊を直接撮像することを狙う。何度も観測すれば、背景の明るい光源であるクェーサーの手前をこれらガス塊が横切る様子が見られるはずである。この様な現象を様々な方向について捉えてその出現傾向を把握することができれば、天の川銀河中でこれらガス塊が何処でどうやって作られるのか、その手掛かりがつかめるはずである。

研究実績の概要

星間ガス雲は元々のっぺり広がった構造体又は細かい塊の集合体のどちらだったのか? この疑問に答えるべく本研究では、星間物質中にあると想定されている分子ガス塊の最小構造(1 au 程度)の直接撮像を狙う。この為に、明るくコンパクトなクェーサーを背景光源としてその手前の天の川銀河内で広がるガス雲を3mm帯分子（主に、シアンやホルミルイオン) 線スペクトルの吸収線系として捉えるべく、VLBI(超長基線電波干渉法)の解像度（１ミリ秒角程度）で撮像する。この目的を果たすべく、高感度を持つ野辺山45m電波望遠鏡に3mm帯VLBI観測システムを構築した。十分な信号伝送経路位相安定度を満たしかつ望遠鏡運用系から遠隔操作・監視ができる周波数変換器を導入し、正常運用できることを確認した。またこれにより、HINOTORI (Hybrid Integration Project in Nobeyama, Triple-band Oriented)で構築してきた 3mm/7mm/13mm帯同時受信システムが完成し、性能評価試験を経て、単一望遠鏡ながらも科学観測にこのシステムの導入を果たすことができた。こうして、7mm/13mm帯データを使って3mm帯データの較正を実施する目処がたった。VLBI観測については、野辺山局に新規導入した高速アナログ/デジタル変換器及び高速データレコーダの動作試験を進め、日本のVERAと韓国VLBI（KVN)と組んで相関フリンジ検出試験を実施した。当該年度においては、7mm及び13mm 帯において野辺山-VERA間にて相関フリンジ検出に成功するところまで辿り着いた。

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] KASI(韓国)
• [国際共同研究] KASI(韓国)
• [国際共同研究] CSIRO/Australia National University/University of Western Australia(オーストラリア)
• [雑誌論文] HINOTORI and Its Perspectives in the Black-Hole Jet Study (2023)
  • 著者名/発表者名: Tsutsumi Toshihisa、Niinuma Kotaro、Imai Hiroshi、Amari Ryoko、Shimizu Yusuke、Ogawa Hideo、Nishimura Atsushi、Miyazawa Chieko、Oyama Tomoaki、Kaneko Hiroyuki、Nakashima Keisuke、Sawada-Satoh Satoko、Aoki Takahiro
  • 雑誌名: Galaxies 巻: 11 号: 1 ページ: 30-30
  • DOI: 10.3390/galaxies11010030
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] GASKAP-HI pilot survey science I: ASKAP zoom observations of HI emission in the Small Magellanic Cloud (2023)
  • 著者名/発表者名: Pingel, N. M.; Imai, H.(19番目）, et al. (計54名）
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Australia 巻: 39
  • DOI: 10.1017/pasa.2021.59
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [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
• [学会発表] HINOTORI (Hybrid Integration Project in Nobeyama, Triple-band Oriented) 進捗報告 (2022)
  • 著者名/発表者名: 今井 裕, 新永浩子, 甘田 渓, 松坂 怜, 中島圭佑, 沈 嘉耀, 新沼浩太郎, 清水祐亮, 小川英夫, 澤田佐藤聡子, 米山 翔, 小山友明, 西 村 淳, 宮澤千栄子, 高橋敏一, 亀野誠二, 廣田朋也, 岡田 望, 米倉覚則
  • 学会等名: 日本天文学会秋季年会
• [学会発表] Double-/triple-bands simultaneous observation system with perforated dichroic filter plates equipped for the Nobeyama 45 m radio telescope (2022)
  • 著者名/発表者名: IMAI Hiroshi
  • 学会等名: Asian-Pacific Microwave Conference 2022
  • 国際学会
• [学会・シンポジウム開催] IAU Symposium 380 Cosmic Masers - Proper Motion toward the Next-Generation Large Projects (2023)