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2017 年度 実績報告書

VERA用FRB探査相乗り観測システムの開発とそれに基づく突発天体の研究

研究課題

研究課題/領域番号 17H01116
研究機関国立天文台

研究代表者

本間 希樹  国立天文台, 水沢VLBI観測所, 教授 (20332166)

研究分担者 寺澤 敏夫  国立研究開発法人理化学研究所, 主任研究員研究室等, 研究員 (30134662)
池田 思朗  統計数理研究所, 数理・推論研究系, 教授 (30336101)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
キーワード高速電波バースト / パルサー / 電波天文学 / VLBI
研究実績の概要

本年度はVERAに搭載するFRB探査システムを開発するため、ソフトウェア・ハードウェア両面での整備を進めた。まずハードウェアについては、VERAのプロジェクト観測中に相乗りでFRB探査データが取得できるよう、高速サンプラーOCTADを購入し、その性能チェックを進めた。また、観測データをリアルタイムで処理し記録するためのデータ処理・保存用PCシステム(VS-REC)の整備を進めた。これによって、VERAのS帯受信機からの信号をデジタル化して記録しつつリアルタイムで信号処理するシステム構築において、鍵となるコンポネントがそろった。
一方、ソフトウェア開発においては、VERAの観測生データ(天体からの信号をデジタル化した時系列電圧データ)を読み込んでフーリエ変換して時系列ダイナミックスペクトルを取得するソフトを整備し、データ処理に必要な一連の動作ができるようになった。このソフトウェアの性能確認のため、300MHz帯でのパルサー試験観測データを用いて、パルサーからのGiant Radio Pulseが検出できることを確認した。さらに、実際にVERAのSバンド受信機を用いてCrabパルサーの試験観測を行って上記ソフトウェアの動作を確認するデータを取得し、VERAの実データに基づいてCrabパルサーのGiant Radio Pulseの探査を行った。この観測・解析からVERAの望遠鏡を用いて初めてGiant Radio Pulseの検出に成功した。この検出によって、ソフトウェアがFRB探査用として正しく動作すること、また、VERAのS帯でパルサーのGiant Radio Pulseの観測が可能なことが実証された。
また、これらの活動に並行してCrabパルサーのGiant Radio Pulse探査や他波長観測、さらに電波天文における信号処理法などに関する研究成果を出版した。

現在までの達成度 (区分)
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

計画当初より年度中の整備を予定していたハードウェアとして、高速サンプラーOCTADの調達とデータ処理・記録用計算機の整備を進めた。また、VERAの出力データをダイナミックスペクトルに変換して電波バーストを探査するためのソフトウェア開発の第一版が完成し、Fast Radio Burst探査ソフトウェアの鍵となる機能が獲得できた。さらに、VERAを用いた試験観測データを用いてソフトの動作を確認し、実天体からの電波バースト(CrabパルサーのGiant Radio Pulse)の検出に成功した。これらの成果から、システムの整備と試験が着実に進んでおり、今年度の進捗は概ね順調であると判断する。

今後の研究の推進方策

H30年度は、これまでに導入したハードウェア、ソフトウェアを組み合わせた総合試験を行うとともに、リアルタイムの処理についても確立を目指す。そして、完成次第VERAの実機に搭載して試験を行い、相乗り観測において自動的にFRBイベントを検出できるようなシステムとして完成させることを目指す。また、開発したソフトウェアをVERAだけなく国内の他の電波望遠鏡へ展開することも検討し、パルサーやFRB研究をさらに拡大することも検討する。そして、H31年度以降VERAを用いたFRBの相乗り探査の実運用を目指す。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 4件、 査読あり 5件) 学会発表 (2件) (うち招待講演 2件)

  • [雑誌論文] The ALMA Phasing System: A Beamforming Capability for Ultra-high-resolution Science at (Sub)Millimeter Wavelengths2018

    • 著者名/発表者名
      Matthews, L. D., 他40名(M. Honma 19番目)
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of the Pacific

      巻: 130 ページ: 015002.1-28

    • DOI

      10.1088/1538-3873/aa9c3d

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Hitomi X-ray studies of giant radio pulses from the Crab pulsar2017

    • 著者名/発表者名
      Hitomi Collaboration, 計203名(T. Terasawa 194番目)
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 70 ページ: 15.1-18

    • DOI

      10.1093/pasj/psx083

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Broadband Photon Spectrum and its Radial Profile of Pulsar Wind Nebulae2017

    • 著者名/発表者名
      Ishizaki, W., Tanaka, S. J., Asano, K., Terasawa, T.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 838 ページ: 142.1-14

    • DOI

      10.3847/1538-4357/aa679b

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pilot KaVA monitoring on the M 87 jet: Confirming the inner jet structure and superluminal motions at sub-pc scales2017

    • 著者名/発表者名
      Hada, K., 他36名(M. Honma 20番目)
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 69 ページ: 71.1-10

    • DOI

      10.1093/pasj/psx054

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Superresolution Full-polarimetric Imaging for Radio Interferometry with Sparse Modeling2017

    • 著者名/発表者名
      Akiyama, K., Ikeda, S., Pleau, M., Fish, V. L., Tazaki, F., Kuramochi, K., Broderick, A. E., Dexter, J., Moscibrodzka, M., Gowanlock, M., Honma, M., Doeleman, S. S.
    • 雑誌名

      The Astronomical Journal

      巻: 153 ページ: 159.1-10

    • DOI

      10.3847/1538-3881/aa6302

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 低周波高分解能電波観測の進展2017

    • 著者名/発表者名
      本間希樹
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会シンポジウム「低周波電波観測が切り開く宇宙物理学」
    • 招待講演
  • [学会発表] 電波観測によるCrabパルサー磁気圏研究・FRBへの応用2017

    • 著者名/発表者名
      寺澤敏夫
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会シンポジウム「低周波電波観測が切り開く宇宙物理学」
    • 招待講演

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公開日: 2018-12-17  

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