宇宙赤外線背景放射の観測によるダークエイジの探査

2013 年度 実績報告書

• 研究領域: 背景放射で拓く宇宙創成の物理―インフレーションからダークエイジまで―
• 研究課題/領域番号: 21111004
• 研究機関: 独立行政法人宇宙航空研究開発機構
• 研究代表者: 松浦 周二 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 助教 (10321572)
• 研究期間 (年度): 2009-07-23 – 2014-03-31
• キーワード: 赤外線天文学 / 宇宙物理 / 宇宙背景放射 / ダークエイジ / 初代天体 / ロケット実験 / 国際情報交換（アメリカ）

研究概要

本研究は，赤外線の宇宙背景放射の観測により宇宙初期の構造形成を研究するものである．近年の研究によれば，CMBで観測される宇宙の中性化以後，宇宙年齢1-3億年ごろに初代の星々が形成され，それらの放射する紫外線により宇宙が再電離されたと考えられている．その紫外放射は宇宙膨張による赤方偏移により現在は近赤外線の宇宙背景放射を形成しているはずである，その検出を目標とした人工衛星観測やロケット実験を実施することが本研究の内容である．
本研究期間に，NASAの観測ロケットを用いた国際共同実験CIBER(Cosmic Infrared Background ExpeRiment)を4回にわたって実施し，その結果，世界で初めて可視・近赤外波長での宇宙背景放射のスペクトルと空間的ゆらぎの測定に成功した．それまでに行なった全てのCIBER実験データや「あかり」衛星ほかの観測データを統合的に解析し，初代天体に関する観測的制限を得ることができた．現在，これらの成果論文を準備中である．また，宇宙背景放射の前景成分である銀河系拡散光や黄道光についての観測結果も同時に得られ，星間および惑星間ダストに関する新たな知見も得ることができた．
本研究では，CIBERと同目的であるがより高感度かつより広い波長範囲で行なうCIBER-2（平成26年度打上げ目標）の装置開発も重点的に行なった．本研究期間内に新開発の30cmアルミ望遠鏡と広角レンズ光学系の設計と試作を行うとともに，分光フィルタの開発や赤外線検出器の調達と試験を行うなど，計画を着実に進めた．
さらに，本研究では宇宙背景放射観測を目指す将来ミッション（ソーラー電力セイル搭載赤外線望遠鏡EXZIT）の検討を実施した．これまでに，光学系や冷却系の概念検討を実施しシステムの成立性を確認した．

現在までの達成度 (区分)

理由

25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

25年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Joint Planetary and Astronomical Science with the Solar Power Sail Spacecraft (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Matsuura, H. Yano, D. Yonetoku, R. Funase, O. Mori, Y. Shirasawa, and Solar Sail WG
  • 雑誌名: Transactions of the Japan Society for Aeronautical and Space Sciences, Aerospace Technology Japan 巻: 12, ists29 ページ: Tr_1-Tr_5
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Cosmic Infrared Background Experiment (CIBER): A Sounding Rocket Payload to Study the Near Infrared Extragalactic Background Light (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Zemcov, K. Tsumura, T. Arai, J. Battle, J. Bock, S. Brown, A. Cooray, V. Hristov, B. Keating, M.G. Kim, D.H. Lee, L.R. Levenson, K. Lykke, P. Mason, T. Matsumoto, S. Matsuura, K. Murata, U.W. Nam, T. Renbarger, A. Smith, I, Sullivan, K. Suzuki, and T. Wada
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Supplement Series 巻: 207 ページ: 31 (1-16)
  • DOI: 10.1088/0067-0049/207/2/31
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Cosmic Infrared Background Experiment (CIBER): The Wide-Field Imagers (2013)
  • 著者名/発表者名: J. Bock, I. Sullivan, T. Arai, J. Battle, A. Cooray, V. Hristov, B. Keating, M.G. Kim, A.C. Lam, D.H. Lee, L.R. Levenson, P. Mason, T. Matsumoto, S. Matsuura, K. Mitchell-Wynne, U.W. Nam, T. Renbarger, J. Smidt, K. Suzuki, K. Tsumura, T. Wada, and M. Zemcov
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Supplement Series 巻: 207 ページ: 32 (1-14)
  • DOI: 10.1088/0067-0049/207/2/32
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Cosmic Infrared Background Experiment (CIBER): The Low Resolution Spectrometer (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Tsumura, T. Arai, J. Battle, J. Bock, S. Brown, A. Cooray, V. Hristov, B. Keating, M.G. Kim, D.H. Lee, L.R. Levenson, K. Lykke, P. Mason, T. Matsumoto, S. Matsuura, K. Murata, U.W. Nam, T. Renbarger, A. Smith, I, Sullivan, K. Suzuki, T. Wada, and M. Zemcov
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Supplement Series 巻: 207 ページ: 33 (1-12)
  • DOI: 10.1088/0067-0049/207/2/33
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Cosmic Infrared Background Experiment (CIBER): the Narrow Band Spectrometer (2013)
  • 著者名/発表者名: P.M. Korngut, T. Renbarger, T. Arai, J. Battle, J. Bock, S.W. Brown, A. Cooray, V. Hristov, B. Keating, M.G. Kim, A. Lanz, D.H. Lee, L.R. Levenson, K.R. Lykke, P. Mason, T. Matsumoto, S. Matsuura, U.W. Nam, B. Shultz, A.W. Smith, I. Sullivan, K. Tsumura, T. Wada, and M. Zemcov
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Supplement Series 巻: 207 ページ: 34 (1-12)
  • DOI: 10.1088/0067-0049/207/2/34
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low-Resolution Spectrum of the Diffuse Galactic Light and 3.3um PAH emission with AKARI InfraRed Camera (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Tsumura, T. Matsumoto, S. Matsuura, I. Sakon, M. Tanaka, and T. Wada
  • 雑誌名: Publications of Astronomical Society of Japan 巻: 65 ページ: 120 (1-7)
  • DOI: 10.1093/pasj/65.6.120
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low-Resolution Spectrum of the Zodiacal Light with AKARI InfraRed Camera (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Tsumura, T. Matsumoto, S. Matsuura, J. Pyo, I. Sakon, and T. Wada
  • 雑誌名: Publications of Astronomical Society of Japan 巻: 65 ページ: 119 (1-13)
  • DOI: 10.1093/pasj/65.6.119
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low-Resolution Spectrum of the Extragalactic Background Light with AKARI InfraRed Camera (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Tsumura, T. Matsumoto, S. Matsuura, I. Sakon, and T. Wada
  • 雑誌名: Publications of Astronomical Society of Japan 巻: 65 ページ: 122 (1-7)
  • DOI: 10.1093/pasj/65.6.121
  • 査読あり
• [学会発表] ソーラー電力セイルによる科学観測 - クルージング編 (2014)
  • 著者名/発表者名: 松浦周二
  • 学会等名: 宇宙科学シンポジウム
  • 発表場所: JAXA宇宙科学研究所
  • 年月日: 20140109-20140110
• [学会発表] 「あかり」による近赤外線面輝度分光カタログの公開 (2014)
  • 著者名/発表者名: 津村耕司
  • 学会等名: 宇宙科学シンポジウム
  • 発表場所: JAXA宇宙科学研究所
  • 年月日: 20140109-20140110
• [学会発表] 宇宙赤外線背景放射観測のための次期ロケット実験CIBER-IIの開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 白旗麻衣
  • 学会等名: 宇宙科学シンポジウム
  • 発表場所: JAXA宇宙科学研究所
  • 年月日: 20140109-20140110
• [学会発表] ソーラー電力セイルによる木星トロヤ群小惑星への着陸探査と試料採取： 科学目標・技術検討・候補天体探索 (2014)
  • 著者名/発表者名: 矢野創
  • 学会等名: 宇宙科学シンポジウム
  • 発表場所: JAXA宇宙科学研究所
  • 年月日: 20140109-20140110
• [学会発表] ポストはやぶさ２ミッションの検討状況
  • 著者名/発表者名: 吉川真、矢野創、中村良介、松浦周二、橘省吾、船瀬龍、森治
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: 千葉幕張メッセ国際会議場
• [学会発表] ソーラー電力セイルによるクルージング・ランデブー科学観測：深宇宙天文学から太陽系探査まで
  • 著者名/発表者名: 松浦周二、矢野創、米徳大輔、高島健、藤本正樹、佐々木晶、吉田二美、小久保英一郎、高遠徳尚、中村良介、吉川真、船瀬龍、森治
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: 千葉幕張メッセ国際会議場
• [学会発表] Joint Planetary and Astronomical Science with the Solar Power Sail Spacecraft
  • 著者名/発表者名: S. Matsuura, H. Yano, D. Yonetoku, R. Funase, O. Mori, Y. Shirasawa
  • 学会等名: the 29th International Symposium on Space Technology and Science
  • 発表場所: 名古屋
• [学会発表] ロケット実験CIBER - 第4回（最終）実験報告
  • 著者名/発表者名: 松浦周二
  • 学会等名: 日本天文学会
  • 発表場所: 東北大学
• [学会発表] ロケット実験CIBER-2 開発状況の報告
  • 著者名/発表者名: 白旗麻衣
  • 学会等名: 日本天文学会
  • 発表場所: 東北大学
• [学会発表] CIBER/LRSの黄道光観測による感度較正及び系統誤差の評価
  • 著者名/発表者名: 大西陽介
  • 学会等名: 日本天文学会
  • 発表場所: 東北大学
• [学会発表] CIBER/LRSによる近赤外線波長域におけるDiffuse Galactic Lightの分光観測
  • 著者名/発表者名: 新井俊明
  • 学会等名: 日本天文学会
  • 発表場所: 東北大学
• [学会発表] 赤外線天文衛星「あかり」による宇宙近赤外線背景放射スペクトル
  • 著者名/発表者名: 津村耕司
  • 学会等名: 日本天文学会
  • 発表場所: 東北大学
• [学会発表] 宇宙赤外線背景放射観測ロケット実験CIBER/CIBER-2
  • 著者名/発表者名: 松浦周二
  • 学会等名: 宇宙科学シンポジウム
  • 発表場所: JAXA宇宙科学研究所
• [学会発表] CIBERによる宇宙近赤外線背景放射の観測 -- 大気光差し引き方法の改良
  • 著者名/発表者名: 大西陽介
  • 学会等名: 日本天文学会
  • 発表場所: 国際基督教大学
• [学会発表] 宇宙赤外線背景放射の観測用ロケット実験CIBER-2 : 開発状況の報告
  • 著者名/発表者名: 白旗麻衣
  • 学会等名: 日本天文学会
  • 発表場所: 国際基督教大学
• [備考] 宇宙赤外線背景放射観測プロジェクト
  • URL: http://www.ir.isas.jaxa.jp/~matsuura/darkage/index_da.html
• [備考] 宇宙の始まりを見る！～背景放射で拓く宇宙創成の物理（インフレーションからダークエイジまで）
  • URL: http://cbr.kek.jp/outreach/index.html