赤方偏移した分子・原子輝線のサブミリ波観測による銀河進化と星形成史の解明

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15071202
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 河野 孝太郎 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助教授 (80321587)
• 研究分担者: 関本 裕太郎 国立天文台, 電波天文学研究系, 助教授 (70262152) ; 祖父江 義明 東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (10022667) ; 半田 利弘 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助手 (40202270) ; 長谷川 哲夫 国立天文台, 電波天文学研究系, 教授 (50134630)
• キーワード: サブミリ波 / テラヘルツ / 銀河形成 / 星間物質 / 超伝導受信機

研究概要

本計画研究は、南米チリのアタカマ砂漠(標高5000m)に設置した、大口径(10m)サブミリ波望遠鏡(ASTE)に、サブミリ波〜準テラヘルツ帯の超低雑音受信機を開発・搭載し、これを用いて、遠方にある若い銀河からの、赤方偏移した原子・分子輝線の探査を行う。天の川銀河・近傍銀河のサブミリ波観測も行い、幅広い波長域での観測と突き合わせて解釈することにより、銀河進化と星形成史の解明を目指すというものである。これを遂行するため、サブミリ波〜準テラヘルツ帯における高周波化の壁(=800GHz帯)を超えるバンドでの低雑音SIS素子の実現を柱として、この周波数領域での、ASTE+高感度分光観測システムを構築する計画である。
研究初年度となる平成15年度は、ASTEに搭載する専用サブミリ波・準テラヘルツ帯受信機の設計・製作、および、受信機をおさめるデュワーの製作を開始した。デュワーは、4K,12K,および80Kの3ステージからなるGM3段冷凍機を使用し、アタカマ大型ミリ波サブミリ波アレイ(ALMA)計画で採用されるカートリッジ型受信機(170mmφ)が1本装着できる仕様となっている。受信機としては、上側波帯・下側波帯を分離して取り出せるサイドバンド分離型ミキサーの設計に基づき、サブミリ波帯受信機の製作および性能評価を開始した。現在までに、量子雑音の10倍を切る性能を波長850μm帯の受信機で達成し、来年度での実機完成の目処が立った。また、準テラヘルツ帯受信機については、複数の周波数を同時に検出するための2偏波同時受信機の光学系概念設計を行い、現実的な大きさでこれを実現することが可能なことを検証した。来年度は、この設計に基づいた実機製作に着手するための準備が整った。
既存のサブミリ波受信機を用いた、近傍スターバースト銀河におけるサブミリ波帯分子輝線の試験観測を開始し、実際に遠方銀河からの輝線観測ができる見通しを得た。その他、今後得られるサブミリ波帯でのデータと比較するための、ミリ波帯の銀河観測も順調に進んでいる。

研究成果

• [文献書誌] Kohno, K., Ishizuki, S., Matsushita, S., Vila-Vilaro, B., Kawabe, R.: "Enhanced HCN(1-0) Emission in the Type-1 Seyfert Galaxy NGC 1097"Publ.Astron.Soc.Japan. 55. L1-L5 (2003)
• [文献書誌] Kohno, K., Vila-Vilaro, B., Sakamoto, S., Kawabe, N., Ishizuki, S., Matsushita, S.: "Aperture Synthesis CO(1-0) Observations and Near-Infrared Phyotometry of the Non-Barred Seyfert Galaxy NGC 5033"Publ.Astron.Soc.Japan. 55. 103-119 (2003)
• [文献書誌] Sofue Y., Koda, J., Nakanishi, H., Onodera, S., Kohno, K., Tomita, A., Okamura, S..: "The Virgo High Resolution CO Survey : I.CO Atlas"Publ.Astron.Soc.Japan. 55. 17-58 (2003)
• [文献書誌] Kohno, K. et al.: "Exploreation of Southern Sky with Atacama Submillimeter Telescope Experiment (ASTE)"The 4^<th> Cologne-Zermatt-Bonn Symposium on the Physics and Chemistry of Interstellar Medium. 4(印刷中). (2004)