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

2018 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, 総合科学域総合教育学系, 准教授 (70374155)
• 研究分担者: 小川 英夫 大阪府立大学, 理学(系)研究科(研究院), 客員教授 (20022717) ; 河野 裕介 国立天文台, 水沢VLBI観測所, 助教 (00370106) ; 朝木 義晴 国立天文台, チリ観測所, 准教授 (00332148) ; 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、最終的にこれらを一体化して実施していく計画である。(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)及び東アジアVLBI観測網(EAVN)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長期的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開発してきた大型周波数選択板ついて、開発すべき2種類の板について開発に成功した。 まだ13mm/7mm帯同時観測システムに限られるが、これについては、試験観測を経て期待通りの性能を持ち定常観測に使えることを確認し、単一鏡及びVLBI観測において一般共同利用科学観測に投入することができた。その１つの成果として、間欠的な質量放出する晩期星のSiO及びH2Oメーザー源の同時追跡観測を実施し、突発的に発生したと思われる超高速ジェットに付随したH2Oメーザーの発見につながった。(B)については、完了したKaVA大型観測プログラムのデータ解析を進めつつ、その成果を踏まえてEAVN大型観測プログラムの事業(EAVN Synthesis of Stellar Maser Animations=ESTEMA)を開始した。これは今後数年間かけて数天体について連続撮像観測を実施する計画である。この副次的な成果として、(C) VLBIでは撮像されたことのなかった振動基底状態(v=0)におけるSiOメーザー源のVLBI撮像に世界で初めて成功した。このメーザー放射が赤色超巨星からの双極的な恒星風に付随することから、このメーザーが大質量星形成領域と同じ仕組みで励起されることを明らかにした。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

13mm / 7mm帯同時観測システムの科学観測への公開とそれを使って科学的成果を挙げたことは特記すべきであろう。また、TZ受信機の修理が進み、来年度再搭載できる見通しが立ったことも大きい。しかし一方、新しく導入したVLBIバックエンド機器を用いた超広帯域観測が実現していない。これは、これに必要な遠隔運用を可能とする観測システム制御ネットワークの構築と制御プログラムの開発が遅れている為である。作業工程の細部まで開発チーム内でしっかり検討した上で（大学講義等の為に滞在期間が限られてしまう）現地作業に取り掛かる必要を再認識した。また、KaVA/EAVN観測で取得したデータの処理については、連続処理が実行できるスクリプトを完成させたものの、最適な電波合成像を得ることができる入力パラメータの組み合わせの絞りこみなどに手間取り、大量データの連続処理が期待通りには進められなかった。取得データをESTEMAチーム内での議論を重ねて分担して処理してそれぞれで科学的査読論文にまとめる方策を検討している。

今後の研究の推進方策

今年１０月以降、野辺山宇宙電波観測所の本館や共同利用宿舎ができなくなる状況で、45m鏡観測システムの立ち上げを実施していかなければならない。従って、来年度６月から９月の保守期間に集中的に観測所に出かけて、観測システムの整備と試験を急ピッチで進める予定である。また来年度は科研費事業の最終年度であり、丁度、日本天文学会欧文報告雑誌(PASJ)でVERAやVLBI観測に関する特別号の出版に向けて査読論文の提出が研究者コミュニティーの中で強く奨励されている。これら２つの重要課題をこなすべく、より多くの学生に作業や試験に参加してもらい装置の開発や立ち上げ、動作・性能検証に関する実地訓練の機会を多く提供し、年度後半で査読論文執筆に専念できるタイムラインで臨む予定である。

研究成果

• [国際共同研究] 韓国天文宇宙科学研究院(韓国)
  • 国名: 韓国
  • 外国機関名: 韓国天文宇宙科学研究院
• [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] ICRAR/University of Tasmania/CSIRO(オーストラリア)
  • 国名: オーストラリア
  • 外国機関名: ICRAR/University of Tasmania/CSIRO
• [国際共同研究] ウラル連邦大学(ロシア連邦)
  • 国名: ロシア連邦
  • 外国機関名: ウラル連邦大学
• [国際共同研究] Joint Institute for VLBI in Europe(オランダ)
  • 国名: オランダ
  • 外国機関名: Joint Institute for VLBI in Europe
• [国際共同研究]
  • 他の国数: 4
• [雑誌論文] A balloon-borne very long baseline interferometry experiment in the stratosphere: Systems design and developments (2019)
  • 著者名/発表者名: Doi, A.; Kono, Y.; Ogawa, H. et al.
  • 雑誌名: Advances in Space Research 巻: 63 ページ: 779-793
  • DOI: 10.1016/j.asr.2018.09.020
  • 査読あり
• [雑誌論文] A 1000 au Scale Molecular Outflow Driven by a Protostar with an Age of <4000 yr (2019)
  • 著者名/発表者名: Furuya, Ray S.; Kitamura, Yoshimi; Shinnaga, Hiroko
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 871 ページ: 137
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aaf85c
  • 査読あり
• [雑誌論文] Correlation between SiO v = 3 J = 1 → 0 maser excitation and the light curve of a long-period variable star (2018)
  • 著者名/発表者名: Oyadomari, M.; Imai, H.; Nagayama, T.i; Oyama, T.i; Matsumoto, N.; Nakashima, J.-I.; Cho, S.-H.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 70 ページ: 33
  • DOI: 10.1093/pasj/psy021
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Astrometrically registered maps of H2O and SiO masers toward VX Sagittarii (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoon, Dong-Hwan; Cho, Se-Hyung; Yun, Youngjoo; Choi, Yoon Kyung; Dodson, Richard; Rioja, Maria; Kim, Jaeheon; Imai, Hiroshi; Kim, Dongjin; Yang, Haneul; Byun, Do-Young
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 9 ページ: 2534
  • DOI: 20180600
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Rapidly evolving episodic outflow in IRAS 18113-2503: clues to the ejection mechanism of the fastest water fountain (2018)
  • 著者名/発表者名: Orosz, G., Gomez, J.F., Imai, H., Tafoya, D., Torrelles, J.M., Burns, R.A., Frau, P., Guerrero, M.A, Miranda, L.F., Perez-Torres, M.A., Ramos-Larios, G., Rizzo, J.R., Suarez, O., Uscanga, L.,
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters 巻: 482 ページ: L40-L45
  • DOI: 10.1093/mnrasl/sly177
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Accurate OH Maser Positions. II. The Galactic Center Region (2018)
  • 著者名/発表者名: Qiao, H.-H., Walsh, A. J., Breen, S. L., Gomez, J. F., Dawson, J. R., Imai, H., Ellingsen, S. P., Ellingsen, S. P., Shen, Z.-Q.,
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Supplement Series 巻: 239 ページ: 15
  • DOI: 10.3847/1538-4365/aae580
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Magnetic Fields toward Ophiuchus-B Derived from SCUBA-2 Polarization Measurements (2018)
  • 著者名/発表者名: Soam, Archana; Shinnaga, Hiroko; et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 861 ページ: 65
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aac4a6
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A First Look at BISTRO Observations of the ρ Oph-A core (2018)
  • 著者名/発表者名: Kwon, Jungmi; Shinnaga, Hiroko; et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal, 巻: 859 ページ: 4
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aabd82
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] 野辺山45m電波望遠鏡における 22/43 GHz 帯同時観測評価 (2018)
  • 著者名/発表者名: 岡田 望, 橋本 育実, 保田 大介, 木村 公洋, 千葉 正克, 真鍋 武嗣, 大西 利和, 小川 英夫, 南谷 哲宏, 宮本 祐介, 宮澤 和彦, 宮澤 千栄子, 小山 友明, 澤田-佐藤 聡子, 岸本 直子, 前山 大地, 今井 裕
  • 学会等名: 日本天文学会秋季年会
• [学会発表] 22/43GHz 帯分離および43/86GHz 帯分離 Perforated Plate 型周波数フィルター の開発評価 (2018)
  • 著者名/発表者名: 木村公洋, 岡田望, 橋本育実, 小川英夫, 真鍋武嗣, 今井裕
  • 学会等名: 日本天文学会秋季年会
• [学会発表] Exploration of extended circumstellar matter around dying stars (2018)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Imai
  • 学会等名: NOEMA/30m Workshop
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Status Reports on EAVN Evolved Stars Science Working Group and ESTEMA (2018)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Imai
  • 学会等名: EAST ASIAN VLBI WORKSHOP 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Development in HINOTORI - 22/43 GHz simultaneous observation system in the Nobeyama 45-m Telescope - (2018)
  • 著者名/発表者名: Nozomi OKADA, Hideo OGAWA, Tomoaki OYAMA, et al.
  • 学会等名: 19th East Asia Submillimeter-wave Receiver Technology Workshop
  • 国際学会
• [学会発表] 野辺山45 m電波望遠鏡による3帯域同時観測に向けたTZ受信機の改造 (2018)
  • 著者名/発表者名: 堤稔喜 藤澤健太 新沼浩太郎 甘利涼湖, 小川英夫 岡田望 増井翔
  • 学会等名: VLBI懇談会シンポジウム2018
• [学会発表] 22/43 GHz帯フィルタによる野辺山45 m鏡二周波同時観測について -フィルタ開発からコミッショニング観測まで- (2018)
  • 著者名/発表者名: 岡田 望 , 橋本 育実 , 保田 大介 , 木村 公洋 , 千葉 正克 , 真鍋 武嗣 , 大西 利和 , 小川 英夫, 南谷 哲宏 , 宮本 祐介, 宮澤 和彦, 宮澤 千栄子, 小山 友明, 澤田-佐藤 聡子, 岸本 直子, 前山 大地 , 今井 裕
  • 学会等名: VLBI懇談会シンポジウム2018
• [備考] 星間・星周物理学研究チーム（今井研究室）紹介ページ
  • URL: http://milkyway.sci.kagoshima-u.ac.jp/~imai/lab/