赤外線衛星データに基づく星間ダストの進化・変性の研究

2018 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 18K03691
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 尾中 敬 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 名誉教授 (30143358)
• 研究分担者: 左近 樹 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (70451820)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 星間物理学 / 赤外線分光 / 衛星観測 / 星間物質

研究実績の概要

「あかり」衛星の近・中間赤外線カメラ(IRC)で取得した2.5-5ミクロンの近赤外線スリットスペクトルと同じ位置のSpitzerのInfrared Spectrograph (IRS: 5 - 35ミクロン）のスペクトルを抽出する手段の開発を行い、双方のデータがあるCep A領域のデータを抽出した。この結果2.5ミクロンから35ミクロンまでのスペクトルを同じ領域で調べることができるようになった。アウトフローからの衝撃波が存在すると考えられる領域で、特異な輝線スペクトルがみられることが示され、その原因を検討中である。またCepAの解析と並行して、NGC1569, NGC1097のデータについても同様の解析を進めている。特にNGC1097については、中心核付近で、PAHバンドが弱まっている傾向が見え、その原因を検討している。
これらの解析と並行して、小惑星のIRC近赤外線スペクトルの解析も行い、C型小惑星には含水鉱物の特徴を示すスペクトルが見られるこをと明らかにした。この結果は「はやぶさ２」の結果とも一致し、小惑星に水が存在することを強く示唆するとともに、地球の水の起源として小惑星が有力な候補であることを示した。
さらに「あかり」衛星の全天サーベイデータとプランク衛星のデータとの解析を行い、プランク衛星のデータから得られるマイクロ波異常超過放射（AME)と9ミクロンとの相関を調べた。AMEは回転しているPAHによる放射とする仮説があり、両者の相関はこの仮説を裏付けることになる。全天のプランクのデータは物理条件の異なる領域を含んでいるため、正確にAMEの量を見積もることが難しいことがわかった。物理条件を絞るため、λOri領域に限定して解析を行ったところ、有意に高い相関が見られることがわかった。この結果をまとめ、現在査読誌に論文を投稿中である。

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

当初計画していた、「あかり」の近・中間赤外線カメラ（IRC)とSpitzer IRSの同じ位置でのスペクトル抽出方法を開発することに成功し、Cep A, NGC1097などの天体に適用した。同時に氷、水、および有機物ダストに関連するIRCスペクトルの解析を行い、C型小惑星に含水鉱物の特徴が見られることを確認するなど、十分な成果をあげている。またマイクロ波超過放射についても、全天のデータを使用した解析の問題点を明らかにし、λOri領域に解析を集中して行い、有意な相関を得た。この結果から回転しているPAH仮説に重要な支持を得られ、予定した研究計画は順調に進んでいる。

今後の研究の推進方策

IRC, Spitzer/IRSでの同じ領域でのスペクトル抽出方法をさらに精密化し、2.5-35ミクロンまでのデータを共通に観測された天体で抽出する。同時に2.5-5ミクロンのスペクトル解析について、背景となる連続光の形や、様々なダストの吸収・放射のスペクトルを取り入れ、より信頼のおける解析手法を開発する。これに基づき、すでに抽出したスペクトルの解析を行い、本研究の主目的である、星間ダストの変質過程を検定する。

次年度使用額が生じた理由

年度内に出版を予定していた査読論文の査読者のコメントを取り入れた修正に予想以上に時間がかかり、年度内の出版ができなかった。修正の方は順調に進めており、2019年度の出版を予定している。繰越分はこの投稿料の支払いに当てる予定であり、2019年度の研究計画には直接の影響はない。

研究成果

• [国際共同研究] CNRS/IRAP/Observatory of Meudon(フランス)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: CNRS/IRAP/Observatory of Meudon
  • 他の機関数: 2
• [国際共同研究] NASA Ames Research Center(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: NASA Ames Research Center
• [雑誌論文] AKARI/IRC near-infrared asteroid spectroscopic survey: AcuA-spec (2019)
  • 著者名/発表者名: Usui, F., Hasegawa, S., Ootsubo, T., and Onaka, T.,
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 71 ページ: 1 (41pp)
  • DOI: 10.1093/pasj/psy125
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Revised wavelength and spectral response calibrations for AKARI near-infrared grism spectroscopy: post-cryogenic phase (2019)
  • 著者名/発表者名: Baba, S., Nakagawa, T., Usui, F., Yamagishi, M., and Onaka, T.,
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 71 ページ: 2 (9pp)
  • DOI: 10.1093/pasj/psy132\`
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] AKARI mid-infrared slit-less spectroscopic catalogue (2019)
  • 著者名/発表者名: Yamagishi, M., Yamamura, I., Mizuki, T., Ootsubo, T., Baba, S., Usui, F., and Onaka, T.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 71 ページ: 3 (16pp)
  • DOI: 10.1093/pasj/psy132
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Near-infrared to mid-infrared observations of galaxy mergers: NGC 2782 and NGC 7727 (2018)
  • 著者名/発表者名: Onaka, T., Nakamura, T., Sakon, I., Wu, R., Ohsawa, R., Kaneda, H., Lebouteiller, V., and Roellig, T. L.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 853 ページ: 31 (14pp)
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aaa004
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Probing the baryon cycle of galaxies with SPICA mid- and far-infrared observations (2018)
  • 著者名/発表者名: van der Tak, F. F. S., Madden, S. C., Roelfsema, P., et al.
  • 雑誌名: Pubilications of the Astronomical Society of Australia 巻: 35 ページ: e002 (17pp)
  • DOI: 10.1017/pasa.2017.67
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Selection of amino acid chirality via neutrino interactions with 14N in crossed electric and magnetic fields (2018)
  • 著者名/発表者名: Famiano, M., Boyd, R., Kajino, T., and Onaka, T
  • 雑誌名: Astrobiology 巻: 856 ページ: 190-206
  • DOI: 10.1089/ast.2017.1686
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The State-of-Play of Anomalous Microwave Emission (AME) Research (2018)
  • 著者名/発表者名: Dickinson, C., Ali-Haimoud, Y., Barr, A. et al.
  • 雑誌名: New Astronomy Reviews 巻: 80 ページ: 1028
  • DOI: 10.1016/j.newar.2018.02.001
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Sites that can produce left-handed amino acids in the supernova neutrino amino acid processing model (2018)
  • 著者名/発表者名: Boyd, R. N., Famiano, M., Onaka, T., and Kajino, T.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 856 ページ: 26 (5pp)
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aaad5f
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Constraining physical conditions for the PDR of Trumpler 14 in the Carina Nebula (2018)
  • 著者名/発表者名: Wu, R., Bron, E., Onaka, T., Le Petit, F., Galliano, F., Languignon, D., Nakamura, T., and Okada, Y.
  • 雑誌名: Astronomy & Astrophysics 巻: 618 ページ: A53 (22pp)
  • DOI: 10.1051/0004-6361/201832595
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Mid-infrared multi-wavelength imaging of Ophiuchus IRS 48 transitional disk (2018)
  • 著者名/発表者名: Honda, M., Okada, K., Miyata, T., Mulders, G. D., Swearingen, J. R., Kamizuka, T., Ohsawa, R., Fujiyoshi, T., Fujiwara, H., Uchiyama, M., and Onaka, T.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 70 ページ: 44 (11p)
  • DOI: 10.1093/pasj/psy033
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Enhanced dust emissivity power-law index along the western Halpha filament of NGC1569 (2018)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, T., Kaneda, H., Onaka, T., Yamagishi, M., Ishiihara, D., Kokusho, T., and Tsuchikawa, T.,
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 477 ページ: 2705-2715
  • DOI: 10.1093/mnras/sty800
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] SPICA - a large cryogenic infrared space telescope Unveiling the obscured Universe (2018)
  • 著者名/発表者名: Roelfsema, P. R., Shibai, H., Armus, L., et al.
  • 雑誌名: Pubilications of the Astronomical Society of Australia 巻: 35 ページ: e030 (17pp)
  • DOI: 10.1017/pasa.2018.15
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Amino acid chiral selection via weak interactions in stellar environments: Implications for the origin of life (2018)
  • 著者名/発表者名: Famiano, M. A., Boyd, R. N., Kajino, T., Onaka, T., and Mo, Y.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 8 ページ: 8833
  • DOI: 10.1038/s41598-018-27110-z
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A multi-line study of a high-mass young stellar object in the Small Magellanic Cloud with ALMA: The detection of methanol gas at 0.2 solar metallicity, (2018)
  • 著者名/発表者名: Shimonishi, T., Watanabe, Y., Nishimura, Y., Aikawa, Y., Yamamoto, S., Onaka, T., Sakai, N., and Kawamura, A.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 862 ページ: 102 (14pp)
  • DOI: 10.1017/pasa.2018.41
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Probing the high-redshift universe with SPICA: Toward the epoch of reionisation and beyond, (2018)
  • 著者名/発表者名: Egami, E., Gallerani, S., Schneider, R., et al.
  • 雑誌名: Pubilications of the Astronomical Society of Australia 巻: 35 ページ: e048 (19pp)
  • DOI: 10.1017/pasa.2018.41
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 窒素含有炭素質物質の宇宙曝露実験計画 (2019)
  • 著者名/発表者名: 遠藤いずみ、左近樹, 尾中敬,, 他
  • 学会等名: 日本天文学会2019年春季年会
• [学会発表] Exploring Hydrated Minerals on Asteroids with AKARI, (2019)
  • 著者名/発表者名: Usui, F., Hasegawa, S., Ootsubo, T., and Onaka, T.
  • 学会等名: The 50th Lunar and Planetary Science Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Detectability of large ice grains as the origin of unidentified depleted oxygen (2019)
  • 著者名/発表者名: 尾中 敬
  • 学会等名: 第35回Grain Formation Workshop
• [学会発表] Interstellar dust as revealed by AKARI (2019)
  • 著者名/発表者名: 尾中 敬
  • 学会等名: 銀河の化学進化とダスト形成」研究会
  • 招待講演
• [学会発表] 宇宙環境曝露実験によって探る炭素質星間塵の性質 (2018)
  • 著者名/発表者名: 左近 樹, 池内綾人, 遠藤いずみ, 尾中 敬, 他
  • 学会等名: 日本天文学会2018年春季年会
• [学会発表] The Stellar Spectroscopic Variabilities Investigated with the AKARI Near-infrared Catalogs of the Large Magellanic Cloud (2018)
  • 著者名/発表者名: Jin Zhang, Takashi Onaka, Itsuki Sakon, et al.
  • 学会等名: 日本天文学会2018年春季年会
• [学会発表] Molecular complexity around a high-mass young stellar object in the Small Mag-ellanic Cloud seen by ALMA, (2018)
  • 著者名/発表者名: 下西 隆、 尾中 敬、他
  • 学会等名: 日本天文学会2018年秋季年会
• [学会発表] あかり全天サーベイデータを用いたV1065 Cen周囲のダストの性質調査, (2018)
  • 著者名/発表者名: 遠藤いずみ、左近樹, 尾中敬, 大澤亮, 他
  • 学会等名: 日本天文学会2018年秋季年会
• [学会発表] Processing of nano dust particles in galaxies (2018)
  • 著者名/発表者名: Onaka, T., Nakamura, T., Sakon, I., Ohsawa, R., Wu, R., Kaneda, H., Lebouteille, V., and Roellig, T. L.
  • 学会等名: International Astronomical Union, General Assembly XXX, FM10, Nano Dust in Space and Astrophysics
  • 国際学会
• [学会発表] Formation and processing of organic and ice dust (2018)
  • 著者名/発表者名: Onaka, T.
  • 学会等名: First TagKASI International Conference: Cosmic Dust and Magnetism
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] A systematic study of dust and star formation in early-type galaxies with AKARI (2018)
  • 著者名/発表者名: Kokusho, T., Kanedad, H., Bureau, M., Suzuki, T., Yamagishi, M., and Onaka, T.
  • 学会等名: Cosmic Dust: origin, application, & implication
  • 国際学会