重力波源の光赤外線対応天体観測で迫る中性子星合体の元素合成

2021 年度 実績報告書

• 研究領域: 重力波物理学・天文学：創世記
• 研究課題/領域番号: 17H06363
• 研究機関: 国立天文台
• 研究代表者: 吉田 道利 国立天文台, ハワイ観測所, 教授 (90270446)
• 研究分担者: 冨永 望 国立天文台, 科学研究部, 教授 (00550279) ; 関口 雄一郎 東邦大学, 理学部, 准教授 (50531779) ; 川端 弘治 広島大学, 宇宙科学センター, 教授 (60372702) ; 伊藤 洋一 兵庫県立大学, 自然・環境科学研究所, 教授 (70332757) ; 田中 雅臣 東北大学, 理学研究科, 准教授 (70586429) ; 酒向 重行 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (90533563)
• 研究期間 (年度): 2017-06-30 – 2022-03-31
• キーワード: 光学赤外線天文学 / 重力波天体 / 突発天体 / 中性子星 / 元号制

研究実績の概要

観測的研究では、以下の活動を行った。重力波源S190510gに対し、すばる望遠鏡Hyper Suprime-Cam(HSC)を用いて行った追観測について査読論文としてまとめ出版した。木曽Tomo-e Gozenのサーベイデータから突発天体を探し出す際に必要となる広い天域のリファレンス画像セットの整備を実施し、重力波検出器からのアラートを自動処理するソフトウェアの高速化と高精度化の改修をおこなった。チベット阿里観測所内に設置したHinOTORI望遠鏡の試験観測を継続した。試験観測で得られた観測装置の結像性能や現地の大気吸収係数などの成果を投稿論文とし公表した。なゆた望遠鏡の可視光分光器MALLSの高分散分光モードで取得できる波長域を従来の約2倍に広げた。また広視野グリズム分光器に高効率のVPHグリズムを取り付けた。
さらに、第4期重力波観測（2022年12月開始予定）に向けて、HSCのデータ解析パイプラインの最新版を用いたデータ解析システムの構築を行った。また、かなた望遠鏡における自動観測・測光システムの安定化を行った。
理論的研究では、中性子星合体から1時間後のキロノバの性質を理解するため、高階電離のランタノイド元素の原子構造計算を行い、吸収係数の計算を行なった。その結果をもとに、赤道面から観測する場合を想定した輻射輸送シミュレーションを行い、中性子星合体からの放射スペクトルの予想を提供した。また、連星中性子星合体のダイナミクス解明を目的として、中性子星連星合体およびその後の進化を物理時間で１秒、一括して追跡する3次元の数値相対論シミュレーションをスーパーコンピュータ富岳を用いて行った。年度上半期に数値相対論的輻射磁気流体コードの富岳実機上での最適化作業を行い、下半期よりシミュレーションを開始した。計算は継続中であり、結果が得られ次第、論文として取りまとめる予定である。

現在までの達成度 (段落)

令和3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3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] California Institute of Technology(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: California Institute of Technology
• [国際共同研究] Europiean Gravitational Observatory(イタリア)
  • 国名: イタリア
  • 外国機関名: Europiean Gravitational Observatory
• [国際共同研究] 中国国家天文台/紫金山天文台(中国)
  • 国名: 中国
  • 外国機関名: 中国国家天文台/紫金山天文台
• [国際共同研究] Instiuto de Astrofisica de Canarias(スペイン)
  • 国名: スペイン
  • 外国機関名: Instiuto de Astrofisica de Canarias
• [雑誌論文] MUSE sneaks a peek at extreme ram-pressure stripping events V. Towards a complete view of the galaxy cluster A1367 (2022)
  • 著者名/発表者名: Pedrini Alex、Fossati Matteo、Gavazzi Giuseppe、Fumagalli Michele、Boselli Alessandro、Consolandi Guido、Sun Ming、Yagi Masafumi、Yoshida Michitoshi
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 511 ページ: 5180～5197
  • DOI: 10.1093/mnras/stac345
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Characterisations of the HinOTORI telescope with a three-color imager at Ali Observatory in Western Tibet (2022)
  • 著者名/発表者名: Liu W.、Utsumi Y.、Yao Y.Q.、Kawabata K.S.、Sasada M.、Yoshida M.、Yin J.、Lou Z.
  • 雑誌名: Journal of Instrumentation 巻: 17 ページ: P01022～P01022
  • DOI: 10.1088/1748-0221/17/01/P01022
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Calcium-rich Transient SN 2019ehk in a Star-forming Environment: Yet Another Candidate for a Precursor of a Double Neutron-star Binary (2021)
  • 著者名/発表者名: Nakaoka Tatsuya、Maeda Keiichi、Yamanaka Masayuki、Tanaka Masaomi、Kawabata Miho、Moriya Takashi J.、Kawabata Koji S.、Tominaga Nozomu、Takagi Kengo、Imazato Fumiya、Morokuma Tomoki、Sako Shigeyuki、Ohsawa Ryou、Nagao Takashi、Jiang Ji-an、Burgaz Umut、他
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 912 ページ: 30～30
  • DOI: 10.3847/1538-4357/abe765
  • 査読あり / 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 ページ: 114～114
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ac07a3
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] ASASSN-14ms: The Most Energetic Known Explosion of a Type Ibn Supernova and Its Physical Origin (2021)
  • 著者名/発表者名: Wang Xiaofeng、Lin Weili、Zhang Jujia、Zhang Tianmeng、Cai Yongzhi、Zhang Kaicheng、Filippenko Alexei V.、Graham Melissa、Maeda Keiichi、Mo Jun、Xiang Danfeng、Xi Gaobo、Yan Shengyu、Wang Lifan、Wang Lingjun、Kawabata Koji、Zhai Qian
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 917 ページ: 97～97
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ac0c17
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Kottamia Faint Imaging Spectro-Polarimeter (KFISP): opto-mechanical design, software control and performance analysis (2021)
  • 著者名/発表者名: Azzam Yosry A.、Elnagahy F. I. Y.、Ali Gamal B.、Essam A.、Saad Somaya、Ismail Hamed、Zead I.、Ahmed Nasser M.、Yoshida Michitoshi、Kawabata Koji S.、Akitaya Hiroshi、Shokry A.、Hendy Y. H. M.、Takey Ali、Hamed G. M.、Mack Peter
  • 雑誌名: Experimental Astronomy 巻: 53 ページ: 45～70
  • DOI: 10.1007/s10686-021-09802-z
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] R-process enhancements of Gaia-Enceladus in GALAH DR3 (2021)
  • 著者名/発表者名: Matsuno T.、Hirai Y.、Tarumi Y.、Hotokezaka K.、Tanaka M.、Helmi A.
  • 雑誌名: Astronomy & Astrophysics 巻: 650 ページ: 110～119
  • DOI: 10.1051/0004-6361/202040227
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Signatures of r-process Elements in Kilonova Spectra (2021)
  • 著者名/発表者名: Domoto Nanae、Tanaka Masaomi、Wanajo Shinya、Kawaguchi Kyohei
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 913 ページ: 26～26
  • DOI: 10.3847/1538-4357/abf358
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Nebular Emission from Lanthanide-rich Ejecta of Neutron Star Merger (2021)
  • 著者名/発表者名: Hotokezaka Kenta、Tanaka Masaomi、Kato Daiji、Gaigalas Gediminas
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 506 ページ: 5863～5877
  • DOI: 10.1093/mnras/stab1975
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Extended Calculations of Energy Levels and Transition Rates for Singly Ionized Lanthanide Elements. II. Tb-Yb (2021)
  • 著者名/発表者名: Radziute Laima、Gaigalas Gediminas、Kato Daiji、Rynkun Pavel、Tanaka Masaomi
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Supplement Series 巻: 257 ページ: 29～29
  • DOI: 10.3847/1538-4365/ac1ad2
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Theoretical investigation of energy levels and transition for Ce IV (2021)
  • 著者名/発表者名: Rynkun P.、Banerjee S.、Gaigalas G.、Tanaka M.、Radziute L.、Kato D.
  • 雑誌名: Astronomy & Astrophysics 巻: 658 ページ: A82～A82
  • DOI: 10.1051/0004-6361/202141513
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Discovery of the Fastest Early Optical Emission from Overluminous SN Ia 2020hvf: A Thermonuclear Explosion within a Dense Circumstellar Environment (2021)
  • 著者名/発表者名: Jiang Ji-an、Maeda Keiichi、Kawabata Miho、Doi Mamoru、Shigeyama Toshikazu、Tanaka Masaomi、Tominaga Nozomu、Nomoto Ken’ichi、Niino Yuu、Sako Shigeyuki、Ohsawa Ryou、Schramm Malte、Yamanaka Masayuki、Kobayashi Naoto、Takahashi Hidenori、Nakaoka Tatsuya、Kawabata Koji S.、他
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters 巻: 923 ページ: L8～L8
  • DOI: 10.3847/2041-8213/ac375f
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A VLA Survey of Late-time Radio Emission from Superluminous Supernovae and the Host Galaxies (2021)
  • 著者名/発表者名: Hatsukade Bunyo、Tominaga Nozomu、Morokuma Tomoki、Morokuma-Matsui Kana、Matsuda Yuichi、Tamura Yoichi、Niinuma Kotaro、Motogi Kazuhiro
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 922 ページ: 17～17
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ac20d5
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Origin of metals in old Milky Way halo stars based on GALAH and Gaia (2021)
  • 著者名/発表者名: Ishigaki Miho N、Hartwig Tilman、Tarumi Yuta、Leung Shing-Chi、Tominaga Nozomu、Kobayashi Chiaki、Magg Mattis、Simionescu Aurora、Nomoto Ken’ichi
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 506 ページ: 5410～5429
  • DOI: 10.1093/mnras/stab1982
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The Simulation of Superluminous Supernovae Using the M1 Approach for Radiation Transfer (2021)
  • 著者名/発表者名: Urvachev Egor、Shidlovski Dmitry、Tominaga Nozomu、Glazyrin Semyon、Blinnikov Sergei
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Supplement Series 巻: 256 ページ: 8～8
  • DOI: 10.3847/1538-4365/ac0972
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The electron-capture origin of supernova 2018zd (2021)
  • 著者名/発表者名: Hiramatsu Daichi、Howell D. Andrew、Van Dyk Schuyler D.、Goldberg Jared A.、Maeda Keiichi、Moriya Takashi J.、Tominaga Nozomu、Nomoto Ken’ichi、他
  • 雑誌名: Nature Astronomy 巻: 5 ページ: 903～910
  • DOI: 10.1038/s41550-021-01384-2
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Variability of Late-time Radio Emission in the Superluminous Supernova PTF10hgi (2021)
  • 著者名/発表者名: Hatsukade B.、Tominaga N.、Morokuma T.、Morokuma-Matsui K.、Tamura Y.、Niinuma K.、Hayashi M.、Matsuda Y.、Motogi K.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters 巻: 911 ページ: L1～L1
  • DOI: 10.3847/2041-8213/abef03
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Regular radial velocity variations in nine G- and K-type giant stars: Eight planets and one planet candidate (2021)
  • 著者名/発表者名: Teng Huan-Yu、Sato Bun’ei、Takarada Takuya、Omiya Masashi、Harakawa Hiroki、Izumiura Hideyuki、Kambe Eiji、Takeda Yoichi、Yoshida Michitoshi、Itoh Yoichi、Ando Hiroyasu、Kokubo Eiichiro
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 74 ページ: 92～127
  • DOI: 10.1093/pasj/psab112
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Polarimetric signature of the oceans as detected by near-infrared Earthshine observations (2021)
  • 著者名/発表者名: Takahashi J.、Itoh Y.、Matsuo T.、Oasa Y.、Bach Y. P.、Ishiguro M.
  • 雑誌名: Astronomy & Astrophysics 巻: 653 ページ: A99～A99
  • DOI: 10.1051/0004-6361/202039331
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Optical Spectroscopic Monitoring Observations of a Young Binary Z CMa (2021)
  • 著者名/発表者名: Akimoto Hinako、Itoh Yoichi
  • 雑誌名: International Journal of Astronomy and Astrophysics 巻: 11 ページ: 406～421
  • DOI: 10.4236/ijaa.2021.113019
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] An Hα/X-ray orphan cloud as a signpost of intracluster medium clumping (2021)
  • 著者名/発表者名: Ge Chong、Luo Rongxin、Sun Ming、Yagi Masafumi、Jachym Pavel、Boselli Alessandro、Fossati Matteo、Nulsen Paul E J、Sarazin Craig、Edge Tim、Gavazzi Giuseppe、Gaspari Massimo、Koda Jin、Komiyama Yutaka、Yoshida Michitoshi
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 505 ページ: 4702～4716
  • DOI: 10.1093/mnras/stab1569
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A universal correlation between warm and hot gas in the stripped tails of cluster galaxies (2021)
  • 著者名/発表者名: Sun Ming、Ge Chong、Luo Rongxin、Yagi Masafumi、Jachym Pavel、Boselli Alessandro、Fossati Matteo、Nulsen Paul E. J.、Yoshida Michitoshi、Gavazzi Giuseppe
  • 雑誌名: Nature Astronomy 巻: 6 ページ: 270～274
  • DOI: 10.1038/s41550-021-01516-8
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] 広島大学宇宙科学センターの活動進捗 (2021)
  • 著者名/発表者名: 川端弘治
  • 学会等名: せいめい望遠鏡ユーザーズミーティング
• [学会発表] 東広島天文台の軌跡とこれから (2021)
  • 著者名/発表者名: 川端弘治
  • 学会等名: 第3回新天体捜索者会議
• [学会発表] Modeling Kilonova Emission from Neutron Star Mergers (2021)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, Masaomi
  • 学会等名: IAU Symposium 363 Neutron Star Astrophysics at the Crossroads: Magnetars and the Multimessenger Revolution
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 突発天体と可視光・赤外線観測 (2021)
  • 著者名/発表者名: 田中雅臣
  • 学会等名: 日本物理学会 2021年秋季大会 シンポジウム「ニュートリノ・重力波時代のマルチメッセンジャー天文学の展望」
  • 招待講演
• [学会発表] Kilonova (2021)
  • 著者名/発表者名: 田中雅臣
  • 学会等名: Extreme Outflows in Astrophysical Transients
  • 招待講演
• [学会発表] Neutron Stars, black holes and gravitational waves (2021)
  • 著者名/発表者名: Sekiguchi, Yuichiro
  • 学会等名: International School for Strageness Nuclear Physics 2021
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] On kilonova AT 2017gfo - Current status and future prospects - (2021)
  • 著者名/発表者名: 関口雄一郎
  • 学会等名: J-GEM キックオフワークショップ
  • 招待講演
• [学会発表] Follow-up survey for GW event S200224ca by Subaru/HSC and GTC/OSIRIS (2021)
  • 著者名/発表者名: Ohgami, Takayuki
  • 学会等名: Gravitational wave physics and astronomy: Genesis, Area Workshop
  • 国際学会
• [学会発表] なゆた望遠鏡の運用 (2021)
  • 著者名/発表者名: 伊藤洋一
  • 学会等名: なゆた望遠鏡ユーザーズミーティング
• [学会発表] Annual Report of Subaru Telescope (2021)
  • 著者名/発表者名: Yoshida, Michitoshi
  • 学会等名: Subaru Users Meeting 2021
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Subaru Telescope Update 2021 (2021)
  • 著者名/発表者名: Yoshida, Michitoshi
  • 学会等名: Keck Science Meeting 2021
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] すばる2と2030年代のすばる (2021)
  • 著者名/発表者名: 吉田道利
  • 学会等名: 光赤天連シンポジウム2021
  • 招待講演
• [学会発表] Overview of Subaru Telescope (2021)
  • 著者名/発表者名: Yoshida, Michitoshi
  • 学会等名: SUPER-IRNET Symposium
  • 国際学会 / 招待講演
• [図書] マルチメッセンジャー天文学が捉えた新しい宇宙の姿 宇宙の物質の起源に迫る (2021)
  • 著者名/発表者名: 田中 雅臣
  • 総ページ数: 274
  • 出版者: 講談社
  • ISBN: 4065261341
• [備考] 重力波物理学・天文学：創世記
  • URL: https://gw-genesis.scphys.kyoto-u.ac.jp/ilias/ilias.php?ref_id=1&cmdClass=ilrepositorygui&cmdNode=wc&baseClass=ilrepositorygui