超伝導共振器を使ったオンチップ型低分散超広帯域サブミリ波分光計の実証

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25247019
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 河野 孝太郎 東京大学, 理学系研究科, 教授 (80321587)
• 研究分担者: 大島 泰 国立天文台, 野辺山宇宙電波観測所, 助教 (40450184)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: 電波天文学 / ミリ波サブミリ波 / 銀河形成・進化 / ダスト / 超伝導

研究実績の概要

宇宙におけるダストに覆われた星形成活動の変遷を探るため、遠赤外線域で顕著に明るい炭素イオンからの[CII]158μm輝線の観測により、ダストに隠された爆発的星形成銀河の系統的な分光観測を可能とする、新しいサブミリ波帯超広帯域分光計DESHIMAの技術実証機の開発を進めている。研究3年次となる平成27年度は、以下のような開発研究を行った。

(1) ASTE望遠鏡に搭載するための光学系の開発を引き続き進めた。チップのアンテナデザインを製作の容易なダブルスロットアンテナに変更したことに合わせ、デザインの改良を進めた。また、高い周波数での性能をアンテナ系も含め最適化すべく、テラヘルツ領域での光学系設計の実績が豊富なデルフト工科大学テラヘルツグループとの議論を行った。実験室での光学系評価に必要となる、シリコンレンズアレイの開発も国立天文台先端技術研究センターとの共同開発研究として開始した。
(2) データ読み出し・及び、解析系ソフトウェアの開発を進めた。昨年度策定したデータフォーマットを用いて実験室評価を進め、フィードバックを図るとともに、超伝導素子 MKIDs からの生データの強度較正手法、解析手法の検討を行い、試験観測で必要となるシステム及びソフトウェアの概念設計、観測モードごとのデータサイズの推定・評価を行った。
(3) DESHIMA搭載に先立って必要となるASTE望遠鏡へのインフラ整備を進めた。冷凍機コンプレッサー用のHe 配管や電源系の整備、チラーの新規導入を行い、チリ現地での敷設準備を行った。

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

実験室評価等が進んでいることに加え、石井峻特任助教の活躍により、ASTE望遠鏡に搭載するために必要なインフラストラクチャーの整備、特に、ヘリウム配管の再敷設など、現実的に容易ではない課題について、関係各方面との調整が進み、実現の目処がついたことなどから、順調に進展していると自己評価している。

今後の研究の推進方策

望遠鏡搭載に向けて、より性能の高い装置を安定して稼働させることができるよう、改良を進めて行くと共に、測定計画等の具体化を進める予定である。

研究成果

• [国際共同研究] デルフト工科大学/オランダ宇宙研究所 SRON/フローニンゲン大学(オランダ)
  • 国名: オランダ
  • 外国機関名: デルフト工科大学/オランダ宇宙研究所 SRON/フローニンゲン大学
• [国際共同研究] 欧州南天天文台 ESO/マックスプランク研究所(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: 欧州南天天文台 ESO/マックスプランク研究所
• [国際共同研究] エジンバラ大学(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: エジンバラ大学
• [国際共同研究] INAOE(メキシコ)
  • 国名: メキシコ
  • 外国機関名: INAOE
• [国際共同研究] マサチューセッツ大学(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: マサチューセッツ大学
• [雑誌論文] Submillimeter-HCN Diagram for Energy Diagnostics in the Centers of Galaxies (2016)
  • 著者名/発表者名: Izumi, T., Kohno, K., Aalto, S., Eapada, D., Fathi, K., Harada, N., and 13 coauthors
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 818 ページ: id.42, 23 pp.
  • DOI: 10.3847/0004-637X/818/1/42
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] New detections of Galactic molecular absorption systems toward ALMA calibrator sources (2016)
  • 著者名/発表者名: Ando, R., Kohno, K., Tamura, Y., Izumi, T., Umehata, H., Nakai, H.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 68 ページ: id.6, 11 pp.
  • DOI: 10.1093/pasj/psv110
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Measurement of the Black Hole Mass in NGC 1097 Using ALMA (2015)
  • 著者名/発表者名: Onishi, K., Iguchi, S., Sheth, K., Kohno, K.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 806 ページ: id. 39, 8 pp.
  • DOI: 10.1088/0004-637X/806/1/39
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Local Instability Signatures in ALMA Observations of Dense Gas in NGC 7469 (2015)
  • 著者名/発表者名: Fathi, K., Izumi, T., Romeo, A., Martin, S., Imanishi, M., Hatziminaoglou, E., Aalto, S., Espada, D., Kohno, K., Krips, M., Matsushita, S., Meier, D. S., Nakai, N., Terashima, Y.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters 巻: 806 ページ: L34, 6 pp.
  • DOI: 10.1088/2041-8205/806/2/L34
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The ALMA Patchy Deep Survey: a blind search for [C II] emitters at z~4.5 (2015)
  • 著者名/発表者名: Matsuda, Y., Nagao, T., Iono, D., Hatsukade, B., Kohno, K., Tamura, Y., Yamaguchi, Y., Shimizu, I.
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 451 ページ: 1141-1145
  • DOI: 10.1093/mnras/stv1044
  • 査読あり
• [雑誌論文] Extremely Bright Submillimeter Galaxies beyond the Lupus-I Star-forming Region (2015)
  • 著者名/発表者名: Tamura, Y., Kawabe, R., Shimajiri, Y., Tsukagoshi, T., Nakajima, Y., Oasa, Y., Wilner, D. J., Chandler, C. J., Saigo, K., Tomida, K., Yun, M. S., Taniguchi, A., Kohno, K., Hatsukade, B., Aretxaga, I., and 13 coauthors
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 808 ページ: id.121, 14 pp.
  • DOI: 10.1088/0004-637X/808/2/121
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Compact Starbursts in z~3-6 Submillimeter Galaxies Revealed by ALMA (2015)
  • 著者名/発表者名: Ikarashi, S., Ivison, R. J., Caputi, K., Aretxaga, I., Dunlop, J. S., Hatsukade, B., Hughes, D. H., Iono, D., Izumi, T., Kawabe, R., Kohno, K., Lagos, C. D. P., Motohara, K., Nakanishi, K., Ohta, K., Tamura, Y., Umehata, H., Wilson, G. W., Yabe, K., Yun, M. S.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 810 ページ: id.133, 12 pp.
  • DOI: 10.1088/0004-637X/810/2/133
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] ALMA Observations of the Submillimeter Dense Molecular Gas Tracers in the Luminous Type-1 Active Nucleus of NGC 7469 (2015)
  • 著者名/発表者名: Izumi, T., Kohno, K., Aalto, S., Doi, A., Espada, D., Fathi, K., Harada, N., Hatsukade, B., Hattori, T., Hsieh, P.Y., and 23 co-authors
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 811 ページ: id. 39, 15 pp.
  • DOI: 10.1088/0004-637X/811/1/39
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] SXDF-ALMA 1.5 arcmin2 Deep Survey: A Compact Dusty Star-forming Galaxy at z = 2.5 (2015)
  • 著者名/発表者名: Tadaki, K., Kohno, K., Kodama, T., Ikarashi, S., Aretxaga, I., Berta, S., Caputi, K., Dunlop, J. S., Hatsukade, B., Hayashi, M., and 16 coauthors
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters 巻: 811 ページ: L3, 6 pp.
  • DOI: 10.1088/2041-8205/811/1/L3
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] ALMA Deep Field in SSA22: A Concentration of Dusty Starbursts in a z = 3.09 Protocluster Core (2015)
  • 著者名/発表者名: Umehata, H., Tamura, Y., Kohno, K., Ivison, R. J., Alexander, D. M., and 18 coauthors
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters 巻: 815 ページ: L8, 6 pp.
  • DOI: 10.1088/2041-8205/815/1/L8
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Development of DESHIMA for ASTE (2015)
  • 著者名/発表者名: Ishii, S., Endo, A, Karatsu, K., Kohno, K., Tamura, Y., Oshima, T., Takekoshi, T., Baselmans, J., Yates, S., Baryshev, A., Grim, M., van Rantwijk J., and van der Werf
  • 学会等名: ALMA/NRO45m/ASTE/Mopra Users Meeting 2015
  • 発表場所: 国立天文台（東京都三鷹市）
  • 年月日: 2015-10-20 – 2015-10-22
  • 国際学会
• [学会発表] 宇宙初期の巨大ブラックホール (2015)
  • 著者名/発表者名: 河野孝太郎
  • 学会等名: 超巨大ブラックホール研究推進連絡会 第3回ワークショップ
  • 発表場所: 甲南大学（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-10-17 – 2015-10-18
  • 招待講演