赤外線高分散分光観測による活動的銀河核構造の解明

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26247030
• 研究機関: 独立行政法人宇宙航空研究開発機構
• 研究代表者: 中川 貴雄 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 教授 (20202210)
• 研究分担者: 猿楽 祐樹 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 研究員 (10512147) ; 小林 尚人 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (50280566) ; 和田 武彦 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 助教 (50312202) ; 片坐 宏一 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 准教授 (70242097)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: 活動的銀河核 / 分子トーラス / 赤外線分光 / 振動回転遷移 / イマージョングレーティング

研究実績の概要

本研究は、「近傍銀河のCO吸収線サーベイ観測」と「遠方銀河観測を目指した分光器の基礎開発」の２つの柱から構成される。
本研究の第一の柱である「近傍銀河のCO吸収線サーベイ観測」については、平成26年度は、赤外線天文衛星「あかり」による特定の天体の観測を詳細に解析し、今後のサーベイ観測解析方法の基礎を築いた。「あかり」の分光分解能では、振動回転遷移の中の個別の回転遷移は区別することができない。したがって、多くの回転遷移を集まりとして観測し、この「集まり」の形から、ガスの温度・量を見積もることとなる。したがって、波長特性の較正精度が大変に重要となる。平成26年度には、この点について、今まで見過ごされていたグリズムの波長特性の詳細を調べ、グリズム２次光の影響を明らかにした。この知見を用いて較正を再度行い、従来よりも信頼のおける波長領域を長波長に拡大し、CO吸収線観測結果の解析の信頼度を飛躍的にあげることができた。これらを通して、平成26年度に、COサーベイ観測のための基礎手法・校正方法を確立した。
研究の第二の柱である「遠方銀河観測を目指した分光器の基礎開発」については、平成26年度には、イマージョン・グレーティング素子そのものを製作し、常温での性能評価を開始した。まず、製作素子の設計を行ない、それに基づいて、CdZnTeグレーティングを製作した。また、グレーティング面に反射用のアルミ蒸着、入射面に所定の反射防止コーティングを施工することができたことを確認した。

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

本研究の第一の柱である「近傍銀河のCO吸収線サーベイ観測」については、上記のようにグリズム２次光の影響を含めた新しい較正方法を確立した。これにより、「あかり」搭載分光器を用いたCO吸収線サーベイの結果の信頼性を飛躍的に向上させることができた。これは、当初は期待されていなかった効果を明らかにしたものであり、当初の計画以上に進展した成果といえる。この結果は、現在論文として発表すべく、とりまとめ中である。
一方、第二の柱である「遠方銀河観測を目指した分光器の基礎開発」については、素子の製作に予定よりも時間を要したため、当初平成26年度の終了を予定していた常温での性能評価の一部が未了となった。ただし、これについては平成27年度に行う予定であり、全体の研究計画としては遅れを生じない予定である。
このように、全体としては、おおむね当初の予定通り順調に研究が進行したと判断している。

今後の研究の推進方策

今後は、平成26年度の成果に基づき、以下のように研究を進める予定である。
本研究の第一の柱である「近傍銀河のCO吸収線サーベイ観測」については、新しく得られた較正結果を用いて、観測サンプルを増やす解析を行う。この際に、従来解析を行ってきた Phases 1, 2 (液体ヘリウム冷却期間)に加えて、Phase 3（機械式冷凍機冷却期間）のデータを用いる。ただし、Phase 3の期間は、観測装置の温度がPhase 1, 2のときから上昇し、光学系の特性が変化している可能性があるため、Phase 3 用のの較正を別途行う必要がある。この補正を踏まえ、多くの天体について、CO近赤外線バンドプロファイルを再解析する。特に、モデルフィッティングにより、分子ガスの柱密度、温度、ダスト昇華層と分子ガスの位置関係を議論する。これらの解析の後、必要に応じて地上観測によりフォローアップ観測を行う。
第二の柱である「遠方銀河観測を目指した分光器の基礎開発」については、まずは常温での評価を進め、設計通りの性能が得られていることを確かめる。それが確かめられた後、低温での評価試験の準備を進め、極低温での性能評価を行う。これにより、素子単独のレベルとして、イマージョングレーティングの成立性を実証する。

研究成果

• [雑誌論文] Performance Estimation of the Mid-Infrared Camera and Spectrometer (2015)
  • 著者名/発表者名: Kataza, Hirokazu; Sakon, Itsuki; Wada, Takehiko; Sarugaku, Yuki;
  • 雑誌名: Journal of Astronomical Instrumentation 巻: Volume 4 ページ: 1550001 1-19
  • DOI: 10.1142/S2251171715500014
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Near-infrared Diffuse Interstellar Bands in 0.91-1.32 μm (2015)
  • 著者名/発表者名: Hamano, S., Kobayashi, N., Kondo, S., Ikeda, Y., Nakanishi, K., Yasui, C., Mizumoto, M., Matsunaga, N., Fukue, K., Mito, H., Yamamoto, R., Izumi, N., Nakaoka, T., Kawanishi, T., Kitano, A., Otsubo, S., Kinoshita, M., Kobayashi, H., & Kawakita, H.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 800 ページ: 137: 1-17
  • DOI: 10.1088/0004-637X/800/2/137
  • 査読あり
• [雑誌論文] Kinematics of Classical Cepheids in the Nuclear Stellar Disk (2015)
  • 著者名/発表者名: Matsunaga, N., Fukue, K., Yamamoto, R., Kobayashi, N., Inno, L., Genovali, K., Bono, G., Baba, J., Fujii, M. S., Kondo, S., Ikeda, Y., Hamano, S., Nishiyama, S., Nagata, T., Aoki, W., & Tsujimoto, T.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 799 ページ: 46: 1-9
  • DOI: 10.1088/0004-637X/799/1/46
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rest-Frame optical spectra and black hole masses of 3<z<6 Quasars (2015)
  • 著者名/発表者名: Jun, H.D., Im, M, Lee, H.M., Ohyama, Y., Woo, J.H., Fa, X., Goto, T. Kim D., Kim, J.H., Kim, M., Lee, M.G., Nakagawa, T., Pearson, C., Serjeant, S.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • 査読あり
• [雑誌論文] Calibration of the AKARI Far-infrared All Sky Survey Maps (2015)
  • 著者名/発表者名: Takita, Satoshi; Doi, Yasuo; Ootsubo, Takafumi; Arimatsu, Ko; Ikeda, Norio; Kawada, Mitsunobu; Kitamura, Yoshimi; Matsuura, Shuji; Nakagawa, Takao; Hattori, Makoto; Morishima, Takahiro; Tanaka, Masahiro; Komugi, Shinya
  • 雑誌名: Publications of Astronomical Society of Japan 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1093/pasj/psv033
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The AKARI Far-Infrared All-Sky Maps (2015)
  • 著者名/発表者名: Doi, Yasuo; Takita, Satoshi; Ootsubo, Takafumi; Arimatsu, Ko; Tanaka, Masahiro; Kitamura, Yoshimi; Kawada, Mitsunobu; Matsuura, Shuji; Nakagawa, Takao; Morishima, Takahiro; Hattori, Makoto; Komugi, Shinya; White, Glenn J.; Ikeda, Norio; Kato, Daisuke; Chinone, Yuji; Etxaluze, Mireya; Figueredo, Elysandra
  • 雑誌名: Publications of Astronomical Society of Japan 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • 査読あり
• [雑誌論文] テラヘルツ帯での宇宙観測 ― 「あかり」からSPICAへ ― (2014)
  • 著者名/発表者名: 中川貴雄
  • 雑誌名: 電子情報通信学会誌 巻: Vol.97 ページ: 958-963
  • 査読あり
• [雑誌論文] 次世代赤外線天文衛星SPICA (2014)
  • 著者名/発表者名: 中川貴雄
  • 雑誌名: O plus E (Optics plus Electronics) 巻: Vol. 36 ページ: 420-423
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Thermal study of payload module for the next-generation infrared space telescope SPICA in risk mitigation phase (2014)
  • 著者名/発表者名: Keisuke Shinozaki, Yoichi Sato, Kenichiro Sawada, Makiko Ando, Hiroyuki Sugita, Toshihiro Yamawaki, Tadahiro Mizutani, Keiji Komatsu, Takao Nakagawa, Hiroshi Murakami, Hideo Matsuhara, Makoto Takada, Shigeki Takai, Akinobu Okabayashi, Shoji Tsunematsu, Kenichi Kanao, Katsuhiro Narasaki
  • 雑誌名: Cryogenics 巻: Vol. 64 ページ: 228-234
  • DOI: 10.1016/j.cryogenics.2014.03.011
  • 査読あり
• [雑誌論文] The precise measurement of the attenuation coefficients of various IR optical materials applicable to immersion grating (2014)
  • 著者名/発表者名: Sayumi Kaji, Yuki Sarugaku, Yuji Ikeda, Kenshi Nakanishi, Naoto Kobayashi, Sohei Kondo, Chikako Yasui
  • 雑誌名: Proc. SPIE 巻: 9147 ページ: 914738
  • DOI: 10.1117/12.2055644
• [雑誌論文] Rapid evolution of the innermost dust disc of protoplanetary discs surrounding intermediate-mass stars (2014)
  • 著者名/発表者名: Yasui, C., Kobayashi, N., Tokunaga, A. T., & Saito, M.
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 442 ページ: 2543-2559
  • DOI: 10.1093/mnras/stu1013
  • 査読あり
• [雑誌論文] The AKARI 2.5-5.0 micrometer Spectral Atlas of Type-1 Active Galactic Nuclei: Black Hole Mass Estimator, Line Ratio, and Hot Dust Temperature (2014)
  • 著者名/発表者名: Kim, D., Im, M., Kim, J.H., Jun, H.D., Woo, J.H., Lee, H.M., Lee, M.G., Nakagawa, T., Matsuhara, H., Wada, T., Oyabu, S., Takagi, T. Ohyama, Y. Lee, S.K.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Supplement 巻: 216 ページ: 17: 1-36
  • DOI: 10.1088/0067-0049/216/1/17
  • 査読あり
• [学会発表] 強い吸収を受けた活動銀河核における高励起分子ガスの起源について (2015)
  • 著者名/発表者名: 中川貴雄
  • 学会等名: 日本天文学会2015年春季年会
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-21
• [学会発表] NIR Astronomical Instrumentation in Japan (2014)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi, N.
  • 学会等名: in“Current Trends in Near Infrared Astronomy in India”workshop
  • 発表場所: Hyderabad, India
  • 年月日: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [学会発表] 活動的銀河における高励起分子ガスと高温ダストとの分布の違い (2014)
  • 著者名/発表者名: 中川貴雄
  • 学会等名: 日本天文学会2014年秋季年会
  • 発表場所: 山形大学
  • 年月日: 2014-09-13 – 2014-09-13
• [学会発表] Space Infrared Telescope for Cosmology and Astrophysics (SPICA) (2014)
  • 著者名/発表者名: Takao Nakagawa
  • 学会等名: APRIM2014(12th Asia-Pacific Region IAU Meeting)
  • 発表場所: Daejeon Convention Center, Daejeon, Korea
  • 年月日: 2014-08-19 – 2014-08-19
  • 招待講演
• [学会発表] The precise measurement of the attenuation coefficients of various IR optical materials applicable to immersion grating (2014)
  • 著者名/発表者名: Sayumi Kaji, Yuki Sarugaku, Yuji Ikeda, Kenshi Nakanishi, Naoto Kobayashi, Sohei Kondo, Chikako Yasui
  • 学会等名: SPIE 2014 Astronoimcal Telescopes + Instrumentation
  • 発表場所: Canada
  • 年月日: 2014-06-22 – 2014-06-27