多波長帯電波同時高解像度撮像による星周物質の合成・加速過程の探求

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16H02167
• 研究機関: 鹿児島大学
• 研究代表者: 今井 裕 鹿児島大学, 理工学域理学系, 准教授 (70374155)
• 研究分担者: 朝木 義晴 国立天文台, チリ観測所, 准教授 (00332148) ; 河野 裕介 国立天文台, 水沢VLBI観測所, 助教 (00370106) ; 小川 英夫 大阪府立大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (20022717) ; 新永 浩子 鹿児島大学, 理工学域理学系, 准教授 (20709589)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 宇宙物理 / 超長基線電波干渉法(VLBI) / 複数波長帯電波同時観測 / 宇宙メーザー / 恒星進化

研究実績の概要

本研究は、２部構成になっており、最終的にこれらが一体として実施される予定である。（A)複数波長帯電波同時観測システムを、高感度を実現する野辺山45m電波望遠鏡に構築する。(B)日韓VLBI事業（KaVA)大型観測プログラムを推進し、晩期星からの質量放出の様子を反映する星周メーザー源の振舞いを統計的に把握する。(A)においては、システムの骨幹を成し新規開発する大型周波数選択膜について、開発すべき２枚のうち１枚の開発に成功し、目標の３波長バンド（13mm/7mm/3mm)のうち13mm及び7mmバンドの単一望遠鏡による同時観測が実現しつつある。(B)については、KaVA大型観測プログラム第一弾の観測が完了し、80天体にも及ぶ星周メーザー源について各メーザー放射(H2O/SiO)の有無について把握することができた。次にこれらのデータを処理してメーザー源の撮像をすべく、そのために必要なパイプライン処理スクリプトの開発が進んだ。関連するその他の成果として、以下のものがある。(C)本研究で実施する３波長バンド同時VLBI観測を韓国VLBI観測網(KVN)を用いて先行して実施し、活動銀河中心核を取り巻くガストーラスに付随する分子ガスによる吸収線の撮像に成功した。(D)日本国内の８台の電波望遠鏡(JVN)を総動員し、１６天体の星周水メーザー源の撮像に成功し、このメーザー源の統計的分析に必要なデータを揃えることができた。(E)ロシアが主導する宇宙空間VLBI観測に協力し、極めてコンパクトで輝度温度の高い水メーザースポットの検出とVERAによるそれらスポットの位置同定に成功した。(F)星周OHメーザー源に対する年周視差計測に基づいて、世界で初めて1kpc以遠にあるOHメーザー源の距離を直接決定することに成功した。(G)星周SiO v=3メーザーの空間分布における時間変化の性質を明らかにした。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

周波数選択板の開発が順調に進んでいるが、それを使った科学的観測に必要な望遠鏡運用システムのテストが遅れている。また、同時に導入する新VLBI信号伝送・記録系については、必要な装置の納入と試験は進んでいるが、それらを実装するための条件についての調査が完了していない。当初のデザインではうまくいかないが、より適切な代替案が浮上し、その実現に向けて調査を継続している。KaVAやJVNによる観測で得られたデータに基づく研究成果の査読論文化が喫緊の課題となっている。統計的・科学的データ分析に必要なツールの整備が遅れている。しかし、KaVA大型観測プログラムの推進において、博士号取得前後のメンバーの活躍が目立ち、好材料になっている。特に基本的なデータ処理においてパイプラインの開発が進み飛躍的に処理が進んだ。

今後の研究の推進方策

野辺山45m電波望遠鏡に大型装置を持ち込む上で、システムのデザインや作業工程、これらを整備するために必要な条件やトラブルシューティング等、詳細にわたり検討を進め文書化してチームメンバーに周知することが極めて重要であることを認識している。KaVA大型観測プログラムについても、データ処理・分析の遂行において装置開発に対するものと共通する問題意識が必要である。また、作業にあたる実働チームを編成し参加する学生の教育に資するために、具体的な作業内容とその目標の明示も必要である。雇用したプロジェクト研究員と共に協力して、このようなマネジメントの強化を図りたい。これらを通して、国立天文台水沢・野辺山及び韓国KVNとの連携をより固めて、着実に事業を進めたい。

研究成果

• [国際共同研究] 韓国天文宇宙科学研究院/国立ソウル大学(韓国)
  • 国名: 韓国
  • 外国機関名: 韓国天文宇宙科学研究院/国立ソウル大学
• [国際共同研究] CSIRO/ICRAR/タスマニア大学(オーストラリア)
  • 国名: オーストラリア
  • 外国機関名: CSIRO/ICRAR/タスマニア大学
  • 他の機関数: 2
• [国際共同研究] 上海天文台/新疆天文台(中国)
  • 国名: 中国
  • 外国機関名: 上海天文台/新疆天文台
• [国際共同研究] JIVE(オランダ)
  • 国名: オランダ
  • 外国機関名: JIVE
• [国際共同研究] ケレエ大学/マンチェスター大学(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: ケレエ大学/マンチェスター大学
• [国際共同研究]
  • 他の国数: 5
• [雑誌論文] Trigonometric distance and proper motions of H2O maser bowshocks in AFGL 5142 (2017)
  • 著者名/発表者名: Burns, R. A.; Handa, T.; Imai, H.; Nagayama, T.; Omodaka, T.; Hirota, T.; Motogi, K.; van Langevelde, H. J.; Baan, W. A.
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 467 ページ: 2367-2376
  • DOI: 10.1093/mnras/stx216
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The wind speeds, dust content, and mass-loss rates of evolved AGB and RSG stars at varying metallicity (2017)
  • 著者名/発表者名: Goldman, S. R., van Loon, J. Th., Zijlstra, A. A., Green, J. A., Wood, P. R., Ambra, N., Imai, H., Whitelock, P. A., Matsuura, M., Groenewege, M. A., Gomez, J. F.
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 465 ページ: 403-433
  • DOI: 10.1093/mnras/stw2708
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Astrometry of OH/IR Stars Using 1612 MHz Hydroxyl Masers. I. Annual Parallaxes of WX Psc and OH138.0+7.2 (2017)
  • 著者名/発表者名: Orosz, G.; Imai, H.; Dodson, R.; Rioja, M. J.; Frey, S.; Burns, R. A.; Etoka, S.; Nakagawa, A.; Nakanishi, H.; Asaki, Y.; Goldman, S. R.; Tafoya, D.
  • 雑誌名: The Astronomical Journal 巻: 153 ページ: 119(13 pages)
  • DOI: 10.3847/1538-3881/153/3/119
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Do water fountains jets really indicate the onset of the morphological metamorphosis of circumstellar envelopes? (2017)
  • 著者名/発表者名: Yung, B.H.K., Nakashima, J.-I., Hsia, C.-H., Imai, H.
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 465 ページ: 4482-4499
  • DOI: 10.1093/mnras/stw2931
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] MultiView High Precision VLBI Astrometry at Low Frequencies (2017)
  • 著者名/発表者名: Rioja, M. J., Dodson, R., Orosz, G., Imai, H., Frey, S.
  • 雑誌名: The Astronomical Journal 巻: 153 ページ: 105(10pages)
  • DOI: 10.3847/1538-3881/153/3/105
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] SiO Masers around WX Psc Mapped with the KVN and VERA Array (KaVA) (2016)
  • 著者名/発表者名: Yun, Youngjoo; Cho, Se-Hyung; Imai, Hiroshi; and 59 coauthors
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 822 ページ: 3(9pages)
  • DOI: 10.3847/0004-637X/822/1/3
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Development of cross-correlation spectromery and the coherent structures of maser sources (2016)
  • 著者名/発表者名: Takefuji, K., Imai, H., Sekido, M.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 68 ページ: 86(9pages)
  • DOI: 10.1093/pasj/psw077
  • 査読あり
• [雑誌論文] First Simultaneous mapping of four 7 mm SiO maser lines using the OCTAVE System (2016)
  • 著者名/発表者名: Oyama, T., Kono, Y., Suzuki, S., Kanaguchi, M., Nishikawa, T., Kawaguchi, N., Hirota, T., Nagayama, T., Kobayashi, H., Imai, H., Kuwahara, S., Kano, A., Oyadomari, M., Chong, S.-N.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 68 ページ: 105(10pages)
  • DOI: 10.1093/pasj/psw099
  • 査読あり
• [雑誌論文] Measuring Magnetic Fields from Water Masers Associated with the Synchrotron Protostellar Jet in W3(H2O) (2016)
  • 著者名/発表者名: Goddi, C., Surcis, G., Moscadelli, L., Imai, H., Vlemmings, W.H.T., van Langevelde, H.J., Sanna, A.
  • 雑誌名: Astronomy and Astrophysics 巻: 597 ページ: A43(16pages)
  • DOI: 10.1051/0004-6361/201629321
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Spatially Resolved HCN Absorption Features in the Circumnuclear Region of NGC 1052 (2016)
  • 著者名/発表者名: Sawada-Satoh, Satoko; Roh, Duk-Gyoo; Oh, Se-Jin; Lee, Sang-Sung; Byun, Do-Young; Kameno, Seiji; Yeom, Jae-Hwan; Jung, Dong-Kyu; Kim, Hyo-Ryoung; Hwang, Ju-Yeon
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters 巻: 830 ページ: L3(5pages)
  • DOI: 10.3847/2041-8205/830/1/L3
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Circumstellar, interstellar, and circumnuclear water masers as probes of fine structures of astrophysical objects (2017)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Imai
  • 学会等名: Black Hole Astrophysics with VLBI: Past, Present, and Future
  • 発表場所: 国立天文台三鷹（東京都三鷹市）
  • 年月日: 2017-03-27 – 2017-03-29
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Circumnuclear Torus Revealed by VLBI (2017)
  • 著者名/発表者名: Satoko Sawada-Satoh
  • 学会等名: Black Hole Astrophysics with VLBI: Past, Present, and Future
  • 発表場所: 国立天文台三鷹（東京都三鷹市）
  • 年月日: 2017-03-27 – 2017-03-29
  • 国際学会
• [学会発表] ALMA High Frequency (Long Baseline) Capability Commissioning Campaign 2017 (2017)
  • 著者名/発表者名: Yoshiharu Asaki
  • 学会等名: Black Hole Astrophysics with VLBI
  • 発表場所: ウプサラ（スェーデン）
  • 年月日: 2017-03-27 – 2017-03-29
  • 国際学会
• [学会発表] 野辺山45m望遠鏡22GHz/43GHz同時観測用FSSの試作と測定 (2017)
  • 著者名/発表者名: 真鍋武嗣、岡田望、木村公洋、小川英夫、橋本育実、千葉正克
  • 学会等名: 2017年電子情報通信学会総合大会
  • 発表場所: 大阪大学（大阪府豊中市）
  • 年月日: 2017-03-22 – 2017-03-25
• [学会発表] 野辺山 45 m 鏡搭載 20/40 GHz 帯同時観測用周波数フィルタの開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 岡田 望, 橋本 育実, 高田 勝太, 本間 愛彩, 高橋 諒, 木村 公洋, 千葉 正克, 真鍋 武嗣, 小川 英夫, 大西 利和, 南谷 哲宏, 宮本 祐介, 宮澤 和彦, 齋藤 正雄, 岸本 直子, 水窪耕兵, 今井 裕
  • 学会等名: 日本天文学会2017年春季年会
  • 発表場所: 九州大学（福岡県福岡市）
  • 年月日: 2017-03-15 – 2017-03-18
• [学会発表] Intermittent Mass Blowout of the Red Supergiant S Per (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoshiharu Asaki
  • 学会等名: Pulsation 2016
  • 発表場所: San Pedro de Atacama（チリ）
  • 年月日: 2016-11-28 – 2016-12-02
  • 国際学会
• [学会発表] MultiView; a pilot study for precise VLBI astrometry at low frequencies using multiple calibrators (2016)
  • 著者名/発表者名: Gabor Orosz, Hiroshi Imai, Richard Dodson, Maria Rioja, Dieter Engeles, Sandra Etoka, Sandor Frey
  • 学会等名: 13th European VLBI Network Meeting
  • 発表場所: サンクトペテルブルク（ロシア）
  • 年月日: 2016-09-20 – 2016-09-23
  • 国際学会
• [学会発表] Correlation of the relative SiO maser distributions with the stellar light curves (2016)
  • 著者名/発表者名: Miyako Oyadomari, Hiroshi Imai
  • 学会等名: 13th European VLBI Network Meeting
  • 発表場所: サンクトペテルブルク（ロシア）
  • 年月日: 2016-09-20 – 2016-09-23
  • 国際学会
• [学会発表] Water fountain jets as seen by VLBI maser astrometry (2016)
  • 著者名/発表者名: Gabor Orosz, Hiroshi Imai, Daniel Tafoya, Jose Francisco Gomez, Olga Suarez, Ricardo Rizzo, Andres Perez Sanchez, Steve Goldman, Ross Burns
  • 学会等名: SCHOCKS2016 Conference
  • 発表場所: トルン（ポーランド）
  • 年月日: 2016-09-14 – 2016-09-16
  • 国際学会
• [学会発表] Wide-band VLBI observations of multiple SiO maser lines using the OCTAVE system (2016)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Imai, Tomoaki Oyama, Yusuke Kono, Tomoya Hirota, Takumi Nagayama, Syunsaki Suzuki, Masahiro Kanaguchi, Takashi Nishikawa, Noriyuki Kawaguchi, Hideyuki, Kobayashi (National Astronomical Observatory of Japan) Miyako Oyadomari, Sho Kuwahara, Amane Kano, Sze-Ning Chong
  • 学会等名: Asia-Pacific Radio Science Conference 2016
  • 発表場所: ソウル（韓国）
  • 年月日: 2016-08-21 – 2016-08-25
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Radio Astrometry towards the Nearby Universe with the Square Kilometre Array (2016)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Imai, SKA-JP Astrometry Science Working Group
  • 学会等名: Asia-Pacific Radio Science Conference 2016
  • 発表場所: ソウル（韓国）
  • 年月日: 2016-08-21 – 2016-08-25
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Water fountain jets as seen by VLBI maser astrometry (2016)
  • 著者名/発表者名: Gabor Orosz, Hiroshi Imai, Daniel Tafoya, Jose Francisco Gomez, Olga Suarez, Ricardo Rizzo, Andres Perez Sanchez, Steve Goldman, Ross Burns
  • 学会等名: Blowing in the wind, Rencontres du Vietnam
  • 発表場所: クイニョン（ベトナム）
  • 年月日: 2016-08-07 – 2016-08-13
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] "VLBI observations of circumstellar maser sources for exploration of stellar pulsation-driven shock waves " (2016)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Imai
  • 学会等名: Blowing in the wind, Rencontres du Vietnam
  • 発表場所: クイニョン（ベトナム）
  • 年月日: 2016-08-07 – 2016-08-13
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Planning VLBI in the SKA era (2016)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Imai, SKA-JP Astrometry Science Working Group
  • 学会等名: Astronomy Development in Vietnam, Challenges and Opportunities
  • 発表場所: クイニョン（ベトナム）
  • 年月日: 2016-07-31 – 2016-07-31
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Map Comparison between Quadruple Masers of the Red Supergiant S Per Using VLBI Source/Frequency Phase Transfer Technique (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoshiharu Asaki
  • 学会等名: Cool Stars 19 th
  • 発表場所: ウプサラ（スェーデン）
  • 年月日: 2016-06-06 – 2016-06-10
  • 国際学会
• [備考] 日韓共同VLBI観測網本格運用開始 ―うお座WX星周囲に見られる一酸化珪素メーザー
  • URL: http://www.miz.nao.ac.jp/vera/content/news/topic/20160531-186
• [学会・シンポジウム開催] Joint Australian and Japanese SKA Astrometry Schools (2016)
  • 発表場所: ホバート（オーストラリア）
  • 年月日: 2016-06-14 – 2016-06-16