赤外線高分散分光観測による活動的銀河核構造の解明

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26247030
• 研究機関: 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構
• 研究代表者: 中川 貴雄 国立研究開発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 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 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 国立研究開発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 国立研究開発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: 天文学 / 活動的銀河核 / 分光

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つのテーマから構成される。
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27年度には赤外線天文衛星「あかり」と米国の Spitzer 衛星による観測の結果の解析を進めた。そのうち、「あかり」による分光観測については、波長特性の較正精度が大変に重要となる。そのため、平成27年度には、平成26年度に引き続き、波長特性の較正の一環として、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次光の影響を詳細に調べ、新たな校正方法を確立した。この結果をまとめて、論文として発表した。この知見を用いて「あかり」の観測結果の再較正を行い、信頼のおける波長領域を従来よりも長波長に拡大することができた。これに基づき、「あかり」の観測データの再解析を含めた。さらに、米国Spitzer衛星の結果も解析した。その結果、CO吸収線の観測結果の解析から、温度で数百Kの高温分子雲が銀河中心核に大量に存在することを明らかにした。
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27年度には、イマージョン・グレーティングの常温での性能評価を昨年度から継続して進めた。その結果、ほぼ理論とおりの性能が得られることを実証され、その結果を論文として発表した。この成果を受け、コーティングの予備試験、低温での評価試験の準備を進めた。

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、これにより、「あかり」搭載分光器を用いたCO吸収線サーベイの波長域の拡大に成功した。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。さらに、この結果を用いて、銀河中心核周りの高温分子ガスの存在を明らかにした。これは当初予定していたとおりの進捗である。
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、平成26年度に一部未了であった常温での性能評価を、平成27年度に終了させることができた。さらに計画とおり、低温での性能評価の準備を進めた。
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

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、以下の２点の方向で研究を推進する。
(1)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）のデータを用いることにより、観測サンプル数を増やす。
(2)吸収プロファイルが、R枝とP枝とで非対称になることが、今までの解析から示されている。この情報をもとに、単純な１次元の吸収構造ではなく、放射も考慮した３次元構造の解明に取り組む。
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、まずはグレーティング表面のコーティングの評価を行う。その後に、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ことを目指す。

研究成果

• [雑誌論文] Near Infrared Diffuse Interstellar Bands Toward the Cygnus OB2 Association (2016)
  • 著者名/発表者名: Hamano, S., Kobayashi, N., Kondo, S., Sameshima, H., Nakanishi, K., Ikeda, Y., Yasui, C., Mizumoto, M., Matsunaga, N., Fukue, K., Yamamoto, R., Izumi, N., Mito, H., Nakaoka, T., Kawanishi, T., Kitano, A., Otsubo, S., Kinoshita, M., and Kawakita, H.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 821 ページ: 42-53
  • DOI: 10.3847/0004-637X/821/1/42
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low-metallicity Young Clusters in the Outer Galaxy. II. Sh 2-208 (2016)
  • 著者名/発表者名: Yasui, C., Kobayashi, N., Saito, M., and Izumi, N.
  • 雑誌名: The Astronomical Journal 巻: 151 ページ: 115-128
  • DOI: 10.3847/0004-6256/151/5/115
  • 査読あり
• [雑誌論文] Revised wavelength and spectral response calibrations for AKARI near-infrared grism spectroscopy: Cryogenic phase (2016)
  • 著者名/発表者名: Shunsuke BABA, Takao NAKAGAWA, Mai SHIRAHATA, Naoki ISOBE, Fumihiko USUI, Youichi OHYAMA, Takashi ONAKA, Kenichi YANO, and Chihiro KOCHI
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 68 (2) ページ: id 27: 1-12
  • DOI: 10.1093/pasj/psw013
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] AKARI far-infrared maps of the zodiacal dust bands (2016)
  • 著者名/発表者名: Takafumi OOTSUBO, Yasuo DOI, Satoshi TAKITA, Takao NAKAGAWA, Mitsunobu KAWADA, Yoshimi KITAMURA, Shuji MATSUURA, Fumihiko USUI, and Ko ARIMATSU
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: - ページ: 1-15
  • DOI: 10.1093/pasj/psw024
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] THE AKARI PROJECT: LEGACY AND DATA PROCESSING STATUS (2016)
  • 著者名/発表者名: Takao Nakagawa & Issei Yamamura
  • 雑誌名: Publications of The Korean Astronomical Society 巻: - ページ: -
  • 査読あり
• [雑誌論文] HIGHLY EXCITED CO LINES IN ACTIVE GALAXIES BOTH IN ABSORPTION AND IN EMISSION (2016)
  • 著者名/発表者名: Takao Nakagawa, Mai Shirahata, Tomonori Usuda
  • 雑誌名: Publications of The Korean Astronomical Society 巻: - ページ: -
  • 査読あり
• [雑誌論文] AN EXTENSION OF A RELIABLE WAVELENGTH COVERAGE OF THE AKARI NG GRISM MODE (2016)
  • 著者名/発表者名: Shunsuke Baba, Takao Nakagawa, Naoki Isobe, Mai Shirahata, Youichi Ohyama, Kenichi Yano, Chihiro Kochi
  • 雑誌名: Publications of The Korean Astronomical Society 巻: - ページ: -
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low-metallicity Young Clusters in the Outer Galaxy. I. Sh 2-207 (2016)
  • 著者名/発表者名: Yasui, C., Kobayashi, N., Tokunaga, A. T., Saito, M., & Izumi, N.
  • 雑誌名: The Astronomical Journal 巻: 151 ページ: id 50: 1-10
  • DOI: 10.3847/0004-6256/151/3/50
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Detection of Remnant Dust Cloud Associated with the 2007 Outburst of 17P/Holmes (2016)
  • 著者名/発表者名: Ishiguro, M., Sarugaku, Y., Kuroda, D., Hanayama, H., Kim, Y., Kwon, Y. G., Maehara, H., Takahashi, J., Terai, T., Usui, F., Vaubaillon, J. J., Morokuma, T., Kobayashi, N., & Watanabe, J.-i.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 817 ページ: id 77: 1-9
  • DOI: 10.3847/0004-637X/817/1/77
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Herbig Ae/Be Candidate Stars in the Innermost Galactic Disk: Quartet Cluster (2016)
  • 著者名/発表者名: Yasui, C., Kobayashi, N., Hamano, S., Kondo, S., Izumi, N., Saito, M., & Tokunaga, A. T.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 817 ページ: id 181: 1-12
  • DOI: 10.3847/0004-637X/817/2/181
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Observations of the Universe in the Terahertz Range: From AKARI to SPICA (2015)
  • 著者名/発表者名: Takao Nakagawa
  • 雑誌名: IEEE TRANSACTIONS ON TERAHERTZ SCIENCE AND TECHNOLOGY 巻: VOL. 5, NO. 6 ページ: 1133-1139
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Machined immersion grating with theoretically predicted diffraction efficiency (2015)
  • 著者名/発表者名: Yuji Ikeda, Naoto Kobayashi, Yuki Sarugaku, Takashi Sukegawa, Shigeru Sugiyama, Sayumi Kaji, Kenshi Nakanishi, Sohei Kondo, Chikako Yasui, Hirokazu Kataza, Takao Nakagawa, and Hideyo Kawakita
  • 雑誌名: Applied Optics 巻: Vol. 54, Issue 16 ページ: 5193-5202
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The Next-Generation Infrared Astronomy Mission SPICA Under the New Framework (2015)
  • 著者名/発表者名: Nakagawa, Takao; Shibai, Hiroshi; Onaka, Takashi; Matsuhara, Hideo; Kaneda, Hidehiro; Kawakatsu, Yasuhiro
  • 雑誌名: Publications of The Korean Astronomical Society 巻: Vol. 30, Issue 2 ページ: 621-624
  • 査読あり
• [雑誌論文] Line-depth Ratios in H-band Spectra to Determine Effective Temperatures of G- and K-type Giants and Supergiants (2015)
  • 著者名/発表者名: Fukue, K., Matsunaga, N., Yamamoto, R., Kondo, S., Kobayashi, N., Ikeda, Y., Hamano, S., Yasui, C., Arasaki, T., Tsujimoto, T., Bono, G., & Inno, L.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 812 ページ: id 64: 1-10
  • DOI: 10.1088/0004-637X/812/1/64
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 次世代赤外線天文衛星SPICA：システム技術検討 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中川貴雄, 芝井広, 小川博之, 松原英雄, 川田光伸, 片ざ宏一, 山村一誠, 塩谷圭吾, 和田武彦, 村田泰宏, 磯部直樹, 浅野健太朗, 船木一幸, 後藤健, 竹内伸介, 上野宗孝, 杉田寛之, 篠崎慶亮, 佐藤洋一, 山脇敏彦，水谷忠均, 巳谷真司, 尾中敬, 河野孝太郎, 土井靖生,左近樹, 金田英宏, 他SPICA Cosmic Vision M5 対応チーム
  • 学会等名: 日本天文学会2015年秋季年会
  • 発表場所: 甲南大学
  • 年月日: 2015-09-09 – 2015-09-11
• [学会発表] 一酸化炭素吸収バンドから探るAGN中心核付近の温かいガスの分布 (2015)
  • 著者名/発表者名: 馬場俊介，中川貴雄，磯部直樹，白旗麻衣
  • 学会等名: 日本天文学会2015年秋季年会
  • 発表場所: 甲南大学
  • 年月日: 2015-09-09 – 2015-09-11
• [学会発表] 銀河系外縁部における低金属量星生成領域Sh 2-207の近赤外深撮像 (2015)
  • 著者名/発表者名: 安井千香子, 小林尚人, 泉奈都子, 斎藤正雄, Alan T. Tokunaga
  • 学会等名: 日本天文学会2015年秋季年会
  • 発表場所: 甲南大学
  • 年月日: 2015-09-09 – 2015-09-11
• [学会発表] WINEREDを用いたCyg OB2 associationの赤外線高分散分光観測 -DIBの環境依存性- (2015)
  • 著者名/発表者名: 濱野哲史, 河北秀世, 近藤荘平, 池田優二, 鮫島寛明, 中西賢之, 川西崇史, 中岡哲弥, 大坪翔悟, 北野綺華, 小林尚人, 松永典之, 安井千香子, 福江慧, 泉奈都子, 水本岬希, 山本遼,三戸洋之, 木下将臣
  • 学会等名: 日本天文学会2015年秋季年会
  • 発表場所: 甲南大学
  • 年月日: 2015-09-09 – 2015-09-11