天体重力波の光学赤外線対応現象の探索

2014 年度 実績報告書

• 研究領域: 重力波天体の多様な観測による宇宙物理学の新展開
• 研究課題/領域番号: 24103003
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 吉田 道利 広島大学, 宇宙科学センター, 教授 (90270446)
• 研究分担者: 太田 耕司 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (50221825) ; 柳澤 顕史 国立天文台, 岡山天体物理観測所, 助教 (90311183) ; 本原 顕太郎 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (90343102)
• 研究期間 (年度): 2012-06-28 – 2017-03-31
• キーワード: 光学赤外線天文学 / 電波天文学 / 重力波天体 / 突発天体 / 天文観測装置開発

研究実績の概要

以下の装置開発を行った。木曽シュミット超広視野CMOSカメラの基礎開発として、業務用大型CMOSセンサの性能評価を行い、読み出しシステムを開発した。これを用いて試験用のカメラを製作し、木曽シュミット望遠鏡に装着して試験観測を行った。国立天文台岡山天体物理観測所にて近赤外広視野カメラOAOWFCの定常運用を開始し、自動観測システムの構築を行った。このシステムを用いて銀河面の自動掃天観測を行って変光星を探索した。データ解析パイプラインは平成25年度に開発したものをさらに改良し、変光星の自動検出の機能を組み込んだ。京大3.8m望遠鏡用面分光ユニットを完成させ、岡山天体物理観測所188cm望遠鏡に装着して試験観測を行った。その結果、実際の天体スペクトルを用いてシステムの全体効率が当初設計通りであることを確認した。中国50cm望遠鏡を広島大学かなた望遠鏡に装着して性能試験観測を進め、設計通りの結像性能が達成されていることを確認した。また、小型望遠鏡を用いて望遠鏡架台の天体追尾性能試験を行い、オープンループでの追尾性能が0.1秒角/5分であることを確認した。この可視三色同時カメラを製作して望遠鏡に搭載して試験を行い、望遠鏡と装置を合わせた観測効率が当初設計通りであることを確認した。望遠鏡ドームの製作も行った。
本計画研究を基盤として、重力波追跡観測を行う望遠鏡ネットワークJ-GEM（Japanese collaboration for Gravitational-wave Electro-Magnetic follow-up observations）を結成し、米国の重力波望遠鏡LIGOと欧州の重力波望遠鏡Virgoの国際共同研究チームとの間に追跡観測のための協定書（MOU）を交わした。
その他、miniTAO望遠鏡、木曽シュミット望遠鏡、かなた望遠鏡などで超新星探査とガンマ線バーストの観測研究を行った。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

平成26年度も、前年度に引き続き重力波天体の光赤外対応現象探索体制を整えるため、さまざまな装置開発に重点をおいて研究を行った。各装置開発は年度当初に設定した開発目標をほぼ達成している。中国50cm望遠鏡についてはシステム全体は完成して性能試験まで終了したが、中国国内の事情により中国への輸出・搬送が遅れている。これは相手国側の都合によるところが大きく、交渉によって解決をはかっているところである。
平成26年度は、本計画研究を基盤として、我が国の保有する望遠鏡群を結集して、重力波天体探査のための観測ネットワークJ-GEMを立ち上げることができた。そして、米欧の最新鋭重力波望遠鏡LIGOおよびVirgoの国際共同研究チームとの間に観測協定を交わすことができた。これは平成27年度に予定されているLIGOの定常運転に向けて、LIGOで検出された重力波信号を追跡観測する準備が完了したことを意味しており、本計画研究の目標達成に向けて大変大きな前進であった。
同時並行して推進している突発天体観測においても、グループ全体で20本の査読論文を出版しており、十分な科学的成果が上がっていると判断される。
以上をもって、計画は「おおむね順調に進展している」と自己評価した。

今後の研究の推進方策

以下の取り組みを通して、重力波天体の光赤外電波対応現象の探索システムの構築を進めるとともに、既存の望遠鏡群を用いて光赤外電波における突発天体の観測的研究を推進していく。
木曽観測所超広視野CMOSカメラのプロトタイプとして、大型CMOSセンサーを8個用いた試験カメラを製作し、各種突発天体の観測を行う。KWFCを用いた超新星探査を継続する。miniTAO望遠鏡による近傍銀河の観測および超新星観測を行う。
京大3.8m望遠鏡用面分光ユニットを岡山天体物理観測所188cm望遠鏡に取り付け、同観測所のKOOLS分光器を用いて近傍銀河や突発天体の面分光観測を実施する。
近赤外広視野カメラOAOWFCの定常運用を継続し、自動観測によって銀河面を探査する。また、ガンマ線バーストの即時追跡観測を実施する。
中国50cm望遠鏡を中国・チベットに輸送し、チベット・阿里観測所に設置して調整・試験を行う。中国国内事情により輸送が大幅に遅れる場合には、国内設置も含めて対応を検討する。
LIGO/Virgoと交わした協定書に従い、平成27年9月ごろから予定されているLIGOの第一回定常運転と連携して、LIGOで検出された重力波候補イベントに対して、上記の観測装置群を含んだJ-GEMネットワークで光赤外電波の追跡観測を実施する。追跡観測結果は、同協定書に参加している海外の研究機関と情報共有して、国際連携によって重力波の光赤外電波対応天体の発見に努める。

研究成果

• [国際共同研究] 中国国家天文台(中国)
  • 国名: 中国
  • 外国機関名: 中国国家天文台
• [国際共同研究] National Institute for Astrophysics(イタリア)
  • 国名: イタリア
  • 外国機関名: National Institute for Astrophysics
• [国際共同研究] California Institue of Technology/European Gravitational Observatory(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: California Institue of Technology/European Gravitational Observatory
  • 他の機関数: 70
• [雑誌論文] The environments of Ly-alpha blobs - I. Wide-field Ly-alpha imaging of TN J1338-1942, a powerful radio galaxy at z = 4.1 associated with a giant Ly-alpha nebula (2015)
  • 著者名/発表者名: Saito, T., Matsuda, Y., Lacey, C. G., Smail, I., Orsi, A., Baugh, C. M., Inoue, A. K., Tanaka, I., Yamada, T., Ohta, K., De Breuck, C., Kodama, T., and Taniguchi, Y.
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 447 ページ: 3069
  • DOI: 10.1093/mnras/stu2538
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Ground-based Pa-alpha Narrow-band Imaging of Local Luminous Infrared Galaxies. I. Star Formation Rates and Surface Densities (2015)
  • 著者名/発表者名: Tateuchi, K., Konishi, M., Motohara, K., Takahashi, H., Mitani Kato, N., Kitagawa, Y., Todo, S., Toshikawa, K., Sako, S., Uchimoto, Y. K., Ohsawa, R., Asano, K., Ita, Y., Kamizuka, T., Komugi, S., Koshida, S., Manabe, S., Nakamura, T., Nakashima, A., Okada, K., Takagi, T. 他15名
  • 雑誌名: Astrophysical Journal Supplement Series 巻: 217 ページ: 1
  • DOI: 10.1088/0067-0049/217/1/1
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] When did Round Disk Galaxies Form? (2015)
  • 著者名/発表者名: Takeuchi, T. M., Ohta, K., Yuma, S., and Yabe, K.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 801 ページ: 2
  • DOI: 10.1088/0004-637X/801/1/2
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] ANIR: Atacama near-infrared camera for the 1.0 m miniTAO telescope (2015)
  • 著者名/発表者名: Konishi, M., Motohara, K., Tateuchi, K., Takahashi, H., Kitagawa, Y., Kato, N., Sako, S., Uchimoto, Y. K., Toshikawa, K., Ohsawa, R., Yamamuro, T., Asano, K., Ita, Y., Kamizuka, T., Komugi, S., Koshida, S., Manabe, S., Matsunaga, N., Minezaki, T., Morokuma, T., Nakashima, A., Takagi, T. 他16名
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 67 ページ: 4
  • DOI: 10.1093/pasj/psu148
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Discovery of Nine Extended Ionized Gas Clouds in a z = 0.4 Cluster (2015)
  • 著者名/発表者名: Yagi, M., Gu, L., Koyama, Y., Nakata, F., Kodama, T., Hattori, T., and Yoshida, M.
  • 雑誌名: The Astronomical Journal 巻: 149 ページ: 36
  • DOI: 10.1088/0004-6256/149/2/36
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Dust from Comet 209P/LINEAR during its 2014 Return: Parent Body of a New Meteor Shower (2015)
  • 著者名/発表者名: Ishiguro, M., Kuroda, D., Hanayama, H., Takahashi, J., Hasegawa, S., Sarugaku, Y., Watanabe, M., Imai, M., Goda, S., Akitaya, H., Takagi, Y., Morihana, K., Honda, S., Arai, A., Sekiguchi, K., Oasa, Y., Saito, Y., Nagayama, T., Yanagisawa, K., Yoshida, M., Ohta, K. 他10名
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters 巻: 798 ページ: L34
  • DOI: 10.1088/2041-8205/798/2/L34
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The Gas Inflow and Outflow Rate in Star-forming Galaxies at z = 1.4 (2015)
  • 著者名/発表者名: Yabe, K., Ohta, K., Akiyama, M., Iwamuro, F., Tamura, N., Yuma, S., Dalton, G., and Lewis, I.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 798 ページ: 45
  • DOI: 10.1088/0004-637X/798/1/45
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Detection of solar-like oscillations in the bright red giant stars gamma Piscium and theta Tauri from a 190-day high-precision spectroscopic multi-site campaign (2015)
  • 著者名/発表者名: Beck, P. G., Kambe, E., Hillen, M., Corsaro, E., Van Winckel, H., Moravveji, E., De Ridder, J., Bloemen, S., Saesen, S., Mathias, P., Degroote, P., Kallinger, T., Verhoelst, T., Ando, H., Carrier, F., Acke, B., Oreiro, R., Miglio, A., Eggenberger, P., Sato, B., Zwintz, K., Paacutepics, P. I., Yoshida, M., 他15名
  • 雑誌名: Astronomy and Astrophysics 巻: 573 ページ: A138
  • DOI: 10.1051/0004-6361/201323019
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A long-period eccentric substellar companion to the evolved intermediate-mass star HD 14067 (2014)
  • 著者名/発表者名: Wang, L., Sato, B., Omiya, M., Harakawa, H., Liu, Y., Song, N., He, W., Wu, X., Izumiura, H., Kambe, E., Takeda, Y., Yoshida, M., Itoh, Y., Ando, H., Kokubo, E., Ida, S., and Zhao, G.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 66 ページ: 118
  • DOI: 10.1093/pasj/psu113
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Variable optical polarization during high state in gamma-ray loud, narrow-line Seyfert 1 galaxy 1H 0323+342 (2014)
  • 著者名/発表者名: Itoh, R., Tanaka, Y. T., Akitaya, H., Uemura, M., Fukazawa, Y., Inoue, Y., Doi, A., Arai, A., Hanayama, H., Hashimoto, O., Hayashi, M., Izumiura, H., Kanda, Y., Kawabata, K. S., Kawaguchi, K., Kawai, N., Kinugasa, K., Kuroda, D., Yoshida, M. 他16名
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 66 ページ: 108
  • DOI: 10.1093/pasj/psu095
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optical and Near-infrared Polarimetry of Highly Reddened Type Ia Supernova 2014J: Peculiar Properties of Dust in M82 (2014)
  • 著者名/発表者名: Kawabata, K. S., Akitaya, H., Yamanaka, M., Itoh, R., Maeda, K., Moritani, Y., Ui, T., Kawabata, M., Mori, K., Nogami, D., Nomoto, K., Suzuki, N., Takaki, K., Tanaka, M., Ueno, I., Chiyonobu, S., Harao, T., Matsui, R., Miyamoto, H., Nagae, O., Nakashima, A., Yoshida, M. 他27名
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters 巻: 795 ページ: L4
  • DOI: 10.1088/2041-8205/795/1/L4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reverberation Mapping of the Seyfert 1 Galaxy NGC 7469 (2014)
  • 著者名/発表者名: Peterson, B. M., Grier, C. J., Horne, K., Pogge, R. W., Bentz, M. C., De Rosa, G., Denney, K. D., Martini, P., Sergeev, S. G., Kaspi, S., Minezaki, T., Zu, Y., Kochanek, C. S., Siverd, R. J., Shappee, B., Araya Salvo, C., Beatty, T. G., Bird, J. C., Motohara, K. 他20名
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 795 ページ: 149
  • DOI: 10.1088/0004-637X/795/2/149
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] ALMA Observation of 158 μm [C II] Line and Dust Continuum of a z = 7 Normally Star-forming Galaxy in the Epoch of Reionization (2014)
  • 著者名/発表者名: Ota, K., Walter, F., Ohta, K., Hatsukade, B., Carilli, C. L., da Cunha, E., Gonzalez-Lopez, J., Decarli, R., Hodge, J. A., Nagai, H., Egami, E., Jiang, L., Iye, M., Kashikawa, N., Riechers, D. A., Bertoldi, F., Cox, P., Neri, R., and Weiss, A.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 792 ページ: 34
  • DOI: 10.1088/0004-637X/792/1/34
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Multi-band, Multi-epoch Observations of the Transiting Warm Jupiter WASP-80b (2014)
  • 著者名/発表者名: Fukui, A., Kawashima, Y., Ikoma, M., Narita, N., Onitsuka, M., Ita, Y., Onozato, H., Nishiyama, S., Baba, H., Ryu, T., Hirano, T., Hori, Y., Ohta, K., Yanagisawa, K., Yoshida, M. 他10名
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 790 ページ: 108
  • DOI: 10.1088/0004-637X/790/2/108
  • 査読あり
• [雑誌論文] Constraint on the gas-to-dust ratio in massive star-forming galaxies at z = 1.4 (2014)
  • 著者名/発表者名: Seko, A., Ohta, K., Hatsukade, B., Yabe, K., Takeuchi, T., and Iono, D.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 66 ページ: 81
  • DOI: 10.1093/pasj/psu057
  • 査読あり
• [雑誌論文] Probing intergalactic neutral hydrogen by the Lyman alpha red damping wing of gamma-ray burst 130606A afterglow spectrum at z = 5.913 (2014)
  • 著者名/発表者名: Totani, T., Aoki, K., Hattori, T., Kosugi, G., Niino, Y., Hashimoto, T., Kawai, N., Ohta, K., Sakamoto, T., and Yamada, T.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 66 ページ: 63
  • DOI: 10.1093/pasj/psu032
  • 査読あり
• [雑誌論文] Lightcurve survey of V-type asteroids in the inner asteroid belt (2014)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa, S., Miyasaka, S., Mito, H., Sarugaku, Y., Ozawa, T., Kuroda, D., Nishihara, S., Harada, A., Yoshida, M., Yanagisawa, K., Shimizu, Y., Nagayama, S., Toda, H., Okita, K., Kawai, N., Mori, M., Sekiguchi, T., Ishiguro, M., Abe, T., and Abe, M.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 66 ページ: 54
  • DOI: 10.1093/pasj/psu040
  • 査読あり
• [雑誌論文] Two gammaray bursts from dusty regions with little molecular gas (2014)
  • 著者名/発表者名: Hatsukade, B., Ohta, K., Endo, A., Nakanishi, K., Tamura, Y., Hashimoto, T., and Kohno, K.
  • 雑誌名: Nature 巻: 510 ページ: 247
  • DOI: 10.1038/nature13325
  • 査読あり
• [雑誌論文] Outbursting Comet P/2010 V1 (Ikeya-Murakami): A Miniature Comet Holmes (2014)
  • 著者名/発表者名: Ishiguro, M., Jewitt, D., Hanayama, H., Usui, F., Sekiguchi, T., Yanagisawa, K., Kuroda, D., Yoshida, M., Ohta, K., Kawai, N., Miyaji, T., Fukushima, H., and Watanabe, J.-i.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 787 ページ: 55
  • DOI: 10.1088/0004-637X/787/1/55
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multi-object and long-slit spectroscopy of very low mass brown dwarfs in the Orion Nebular Cluster (2014)
  • 著者名/発表者名: Suenaga, T., Tamura, M., Kuzuhara, M., Yanagisawa, K., Ishii, M., and Lucas, P. W.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 66 ページ: 33
  • DOI: 10.1093/pasj/psu016
  • 査読あり
• [雑誌論文] Extremely High Polarization in the 2010 Outburst of Blazar 3C 454.3 (2014)
  • 著者名/発表者名: Sasada, M., Uemura, M., Fukazawa, Y., Yasuda, H., Itoh, R., Sakimoto, K., Ikejiri, Y., Yoshida, M., Kawabata, K. S., Akitaya, H., Ohsugi, T., Yamanaka, M., Komatsu, T., Miyamoto, H., Nagae, O., Nakaya, H., Tanaka, H., Sato, S., and Kino, M.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 784 ページ: 141
  • DOI: 10.1088/0004-637X/784/2/141
  • 査読あり
• [学会発表] Astro-Hへの期待 (2015)
  • 著者名/発表者名: 吉田道利
  • 学会等名: 日本天文学会春季年会
  • 発表場所: 大阪、日本
  • 年月日: 2015-03-18 – 2015-03-21
  • 招待講演
• [学会発表] Current Status of A02 project (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoshida, M.
  • 学会等名: 3rd Annual Symposium of the Innovative Area on Multi-messenger Study of Gravitational Wave Sources
  • 発表場所: 広島、日本
  • 年月日: 2015-02-19 – 2015-02-19
  • 国際学会
• [学会発表] Spectropolarimetry of Nearby Starburst Galaxies: Kinematics of the dust wind (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoshida, M.
  • 学会等名: Subaru-China Collaboration Workshop
  • 発表場所: Shanghai, China
  • 年月日: 2014-11-29 – 2014-11-30
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Introduction of HASC and time-domain astronomy in Hiroshima (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoshida, M.
  • 学会等名: Workshop for China-Japan collaboration in west China
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 2014-11-17 – 2014-11-17
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] スターバースト銀河M82のスーパーウィンドの偏光分光観測による ダストフローの研究 II. (2014)
  • 著者名/発表者名: 吉田道利、川端弘治、伊藤亮介、大山陽一
  • 学会等名: 日本天文学会秋季年会
  • 発表場所: 東京、日本
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-11
• [学会発表] J-GEM: Japanese Collaboration for Gravitational-Wave Electro-Magnetic Follow-up Observation (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoshida, M.
  • 学会等名: The 6th Korea-Japan Workshop on KAGRA
  • 発表場所: 東京、日本
  • 年月日: 2014-06-20 – 2014-06-20
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Spectropolarimetry of Nearby Starburst Galaxies: Kinematics of the dust wind (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoshida, M., Kawabata, K. S., and Ohyama, Y.
  • 学会等名: Astronomical Polarimetry 2014
  • 発表場所: Grenoble, France
  • 年月日: 2014-05-27 – 2014-05-30
  • 国際学会
• [学会発表] （光赤外）中小口径望遠鏡による AGN研究の現状と展望 (2014)
  • 著者名/発表者名: 吉田道利
  • 学会等名: 活動銀河核ワークショップ ～2020年代への展望～
  • 発表場所: 東京、日本
  • 年月日: 2014-04-24 – 2014-04-24
  • 招待講演
• [備考] 新学術領域研究・計画研究A02「天体重力波の光学赤外線対応現象の探索」
  • URL: http://jgem.hiroshima-u.ac.jp/
• [備考] HinOTORI
  • URL: http://hinotori.hiroshima-u.ac.jp/