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

2016 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, 大学院理学系研究科, 教授 (80321587)
• 研究分担者: 大島 泰 国立天文台, 先端技術センター, 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観測システムDESHIMAの技術実証機の開発を進めている。研究最終年次となる平成28年度および繰越を行った平成29年度における研究開発の成果は以下のようにまとめられる。

(1) 実験室における技術実証機用超伝導フィルターバンクの評価を行い、330-370GHzの帯域を49チャンネルで分光できることを実証した。分光解像度(R=λ/Δλ)は300+/-50を達成した。
(2) 技術実証機を南米チリ・アタカマ砂漠で運用している口径10mのサブミリ波望遠鏡ASTEに搭載を行い、オリオン分子雲や系外銀河NGC253などからの天体信号を実際に検出することにより、on-chip型の超伝導フィルターバンクを使った超広帯域サブミリ波分光システムというコンセプトの天体信号を使った実証に成功した。

観測手法やデータ解析の手法についても、これからさらに検討・開発すべき項目は多数あるが、世界に先駆けて、on-chip型超広帯域サブミリ波分光システムの天体信号を使った実証に成功したことは大きな成果である。観測を実施した天体には、高赤方偏移銀河も含まれており、技術実証はもちろん、新たな天文学的知見も得るべく、取得できた膨大な観測データの解析を進めていく予定である。今回の成果を基盤として、さらに一桁広い周波数範囲を一挙に分光できるシステムの実現も、いよいよ視野に捉えることができた。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

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
• [国際共同研究]
  • 他の国数: 2
• [雑誌論文] A statistical study of giant molecular clouds traced by 13CO, C18O, CS, and CH3OH in the disk of NGC 1068 based on ALMA observations (2017)
  • 著者名/発表者名: Tosaki, T., Kohno, K., Harada, N., and 7 co-authors
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 69 ページ: id. 18 (25 pp)
  • DOI: 10.1093/pasj/psw122
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Evolutionary Phases of Gas-rich Galaxies in a Galaxy Cluster at z = 1.46 (2017)
  • 著者名/発表者名: Hayashi, M., Kodama, T., Kohno, K., and 7 co-authors
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters 巻: 841 ページ: L21 (6 pp)
  • DOI: 10.3847/2041-8213/aa71ad
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Radio-to-mm Census of Star-forming Galaxies in Protocluster 4C23.56 at Z = 2.5: Gas Mass and Its Fraction Revealed with ALMA (2017)
  • 著者名/発表者名: Lee, M., Tanaka, I., Kawabe, R., Kohno, K., and 21 co-authors
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 842 ページ: id. 55 (23 pp)
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aa74c2
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Blind Millimeter Line Emitter Search using ALMA Data Toward Gravitational Lensing Clusters (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi, Y., Kohno, K., Tamura, Y., and 10 co-authors
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 845 ページ: id. 108 (10 pp)
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aa80e0
  • 査読あり
• [雑誌論文] On the Disappearance of a Cold Molecular Torus around the Low-luminosity Active Galactic Nucleus of NGC 1097 (2017)
  • 著者名/発表者名: Izumi, T., Kohno, K., Fathi, K., and 15 co-authors
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 845 ページ: L5 (7 pp)
  • DOI: 10.3847/2041-8213/aa808f
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Diverse Nuclear Star-forming Activities in the Heart of NGC 253 Resolved with 10-pc-scale ALMA Images (2017)
  • 著者名/発表者名: Ando, R., Nakanishi, K., Kohno, K., and 13 co-authors
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 849 ページ: id. 81 (11 pp)
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aa8fd4
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] SXDF-ALMA 2 arcmin2 deep survey: Resolving and characterizing the infrared extragalactic background light down to 0.5 mJy (2016)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi, Y., Tamura, Y., Kohno, K., and 22 co-authors
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 68 ページ: id. 82 (15 pp)
  • DOI: 10.1093/pasj/psw073
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Do Circumnuclear Dense Gas Disks Drive Mass Accretion onto Supermassive Black Holes (2016)
  • 著者名/発表者名: Izumi, T., Kawakatu, N., Kohno, K.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 827 ページ: id. 81 (16 pp)
  • DOI: 10.3847/0004-637X/827/1/81
  • 査読あり
• [学会発表] Blind spectroscopic galaxy surveys using an ultra-wide-band imaging spectrograph on AtLAST and LST (and LMT) (2018)
  • 著者名/発表者名: Kohno, K.
  • 学会等名: AtLAST workshop
  • 国際学会
• [学会発表] Quest for dusty high-z star-forming galaxies based on unbiased ALMA deep survey (2017)
  • 著者名/発表者名: Kohno, K.
  • 学会等名: Distant Galaxies from the Far South
  • 国際学会
• [学会発表] Galactic nuclei and feedback processes (2017)
  • 著者名/発表者名: Kohno, K.
  • 学会等名: The origin of galaxies, stars, and planets in the era of ALMA
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Unveiling dust-enshrouded activities in high-redshift galaxies using ALMA and infrared space telescopes (2017)
  • 著者名/発表者名: Kohno, K.
  • 学会等名: The Cosmic Wheel and the Legacy of the AKARI archive: from galaxies and stars to planets and life
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Dusty star-forming galaxies explored with ALMA (2017)
  • 著者名/発表者名: Kohno, K.
  • 学会等名: Star Formation in Different Environments 2017 (SFDE2017): From local clouds to distant galaxies
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Multi-wavelength surveys of dusty star-forming galaxies using AzTEC, SCUBA2, Subaru and ALMA (2017)
  • 著者名/発表者名: Kohno, K.
  • 学会等名: SMG20 - Twenty years of Submillimetre Galaxies: star-forming galaxies at high redshifts
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Molecular gas properties of the heavily obscured active nucleus in NGC 7172 selected by Swift/BAT all sky survey (2017)
  • 著者名/発表者名: Kohno, K.
  • 学会等名: Behind the Curtain of Dust II (BCD2017) - The Molecular and Multi-Wavelength View of Activity in (U)LIRGs
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Molecular line observations of galaxies near and far using ALMA Band 1 (2017)
  • 著者名/発表者名: Kohno, K.
  • 学会等名: ALMA Band 1 Science Workshop
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Millimeter/Submillimeter galaxy surveys using ALMA and future facilities (2016)
  • 著者名/発表者名: Kohno, K.
  • 学会等名: Astronomy Development in Vietnam: Challenges and Opportunities
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Ten parsec scale view of dense molecular medium in the active galaxy NGC 1097 (2016)
  • 著者名/発表者名: Kohno, K.
  • 学会等名: Molecular Gas in Galactic Environments
  • 国際学会