赤外線高分散分光観測による活動的銀河核構造の解明

2016 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, 大学院理学系研究科(理学部), 特任研究員 (10512147) ; 小林 尚人 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 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) [辞退]
• 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 / 赤外線 / 星形成

研究実績の概要

本研究は、当初の計画とおり、観測的研究である「近傍銀河のCO吸収線サーベイ観測」と、機器開発研究である「遠方銀河観測を目指した分光器の基礎開発」の２つのテーマを軸としており、両テーマの密接な連携のもと、研究を進めている。
このうち、観測的研究である「近傍銀河のCO吸収線サーベイ観測」については、平成28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27年度に続き進めた。そのうち、「あかり」による分光観測については、平成27年度までに確立した「グリズム２次光の影響を含む校正方法」を、より長期間（液体ヘリウム枯渇後のフェーズ３を含む）まで適用し、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」観測のサンプル数を増やし、そのデータの解析を含めた。さらに、米国Spitzer衛星の結果も解析した。両者をあわせて解析を行った結果、CO吸収線からもとめる温度と柱密度の信頼性を高めることができた。さらに、本結果を補う形で、星形成の指標であるスペクトル線（Brα、PAH)の解析、さらに銀河環境が星形成に与える影響を調べた。
一方、機器開発研究である「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28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、グレーティングとしてはほぼ理論とおりの性能が得られた。ただし、反射コーティングが想定とおりの性能を示しておらず、改善が必要であることがわかった。また、材料自身の透過率の測定とその物理解釈を進め、投稿論文として発表した。

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、グリズム２次光の影響を含めた新しい較正方法を「あかり」観測の全期間に適用し、これにより、「あかり」搭載分光器を用いたCO吸収線サーベイのサンプルの拡大に成功した。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、銀河中心核周りの分子ガスの温度と柱密度推定の信頼性を向上することができた。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28年度に反射コーティングに問題があることがわかったが、その対策を講じており挽回可能であると想定している。一方、材料の透過率の評価については、新しい知見もあり、当初の想定以上の進捗を示した。
したがって、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

観測研究である「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)「あかり」データについて、平成28年度に確立した校正方法を適用することにより、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。これに、今までに確立した解析方法を適用し、分子ガスの温度と柱密度を正確に求める。
(2)「あかり」データに加えて、「すばる」による高分解のデータの解析を進める。
これらの研究により、銀河中心核近傍の分子トーラスの物理状態と成因の解明を目指す。
開発研究である「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反射コーティングについて、平成２８年度に明らかになった問題の改善に取り組む。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] Infrared Attenuation Spectrum of Bulk High-Resistivity CdZnTe Single Crystal in Trans parent Wavelength Region Between Electronic and Lattice Absorptions (2017)
  • 著者名/発表者名: 猿楽祐樹, 加地紗由美, 池田優二, 小林尚人, 助川隆, 中川貴雄, 片坐宏一, 近藤荘平, 安井千香子, 中西賢之, 河北秀世
  • 雑誌名: Journal of Electronic Materials 巻: 46 ページ: 282-287
  • DOI: 10.1007/s11664-016-4917-3
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Environmental impacts on dust temperature of star-forming galaxies in the local Universe (2017)
  • 著者名/発表者名: Matsuki, Yasuhiro; Koyama, Yusei; Nakagawa, Takao; Takita, Satoshi
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 466 ページ: 2517-2528
  • DOI: 10.1093/mnras/stw2929
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] THE NEXT-GENERATION INFRARED SPACE MISSION SPICA: PROJECT UPDATES (2017)
  • 著者名/発表者名: Takao Nakagawa, Hiroshi Shibai, Hidehiro Kaneda, Kotaro Kohno, Hideo Matsuhara, Hiroyuki Ogawa, Takashi Onaka, Peter Roelfsema, Toru Yamada, and SPICA Team
  • 雑誌名: Publications of the Korean Astronomical Society 巻: 32 ページ: 331-335
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] THE AKARI PROJECT: LEGACY AND DATA PROCESSING STATUS (2017)
  • 著者名/発表者名: Takao Nakagawa and Issei Yamamura
  • 雑誌名: Publications of the Korean Astronomical Society 巻: 32 ページ: 5-9
  • DOI: 10.5303/PKAS.2017.32.1.005
  • 査読あり
• [雑誌論文] HIGHLY EXCITED CO LINES IN ACTIVE GALAXIES BOTH IN ABSORPTION AND IN EMISSION (2017)
  • 著者名/発表者名: Takao Nakagawa, Mai Shirahata, Tomonori Usuda
  • 雑誌名: Publications of the Korean Astronomical Society 巻: 32 ページ: 175-177
  • 査読あり
• [雑誌論文] PROBING STAR FORMATION IN ULTRALUMINOUS INFRARED GALAXIES USING AKARI NEAR-INFRARED SPECTROSCOPY (2017)
  • 著者名/発表者名: Kenichi Yano, Takao Nakagawa, Naoki Isobe, Mai Shirahata
  • 雑誌名: Publications of the Korean Astronomical Society 巻: 32 ページ: 189-191
  • 査読あり
• [雑誌論文] AN EXTENSION OF A RELIABLE WAVELENGTH COVERAGE OF THE AKARI NG GRISM MODE (2017)
  • 著者名/発表者名: Shunsuke Baba, Takao Nakagawa, Naoki Isobe, Mai Shirahata, Youichi Ohyama, Kenichi Yano1, Chihiro Kochi
  • 雑誌名: Publications of the Korean Astronomical Society 巻: 32 ページ: 45-47
  • 査読あり
• [雑誌論文] Near-Infrared Spectroscopy of CO Ro-Vibrational Absorption toward Heavily Obscured AGNs (2017)
  • 著者名/発表者名: Shirahata, M., Nakagawa, T., Oyabu, S., & Usuda, T.
  • 雑誌名: Publications of the Korean Astronomical Society 巻: 32 ページ: 169-173
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stellar contents and star formation in the NGC 7538 region (2017)
  • 著者名/発表者名: Sharma, S., Pandey, A. K., Ojha, D. K., Bhatt, H., Ogura, K., Kobayashi, N., Yadav, R., and Pandey, J. C.
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 467 ページ: 2943-2965
  • DOI: 10.1093/mnras/stx014
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Development of a cryogenic FTIR system for measuring very small attenuation coefficients of infrared materials (2016)
  • 著者名/発表者名: 加地紗由美, 猿楽祐樹, 池田優二, 中西賢之, 小林尚人, 近藤荘平, 新崎貴之, 河北秀世
  • 雑誌名: Proceedings of the SPIE 巻: 9912 ページ: 11 PP
  • DOI: 10.1117/12.2233943
• [雑誌論文] Cryogenic performance of high-efficiency germanium immersion grating (2016)
  • 著者名/発表者名: 猿楽祐樹, 池田優二, 加地紗由美, 小林尚人, 助川隆, 新崎貴之, 近藤荘平, 中西賢之, 安井千香子, 河北秀世
  • 雑誌名: Proceedings of the SPIE 巻: 9906 ページ: 4 pp
  • DOI: 10.1117/12.2233626
• [雑誌論文] VINROUGE: a very compact 2-5um high-resolution spectrograph with germanium immersion grating (2016)
  • 著者名/発表者名: 新崎貴之, 小林尚人, 池田優二, 近藤荘平, 猿楽祐樹, 加地紗由美, 河北秀世
  • 雑誌名: Proceedings of the SPIE 巻: 9908 ページ: 10 PP
  • DOI: 10.1117/12.2233739
• [雑誌論文] X-ray and infrared diagnostics of nearby active galactic nuclei with MAXI and AKARI (2016)
  • 著者名/発表者名: Isobe, Naoki; Kawamuro, Taiki; Oyabu, Shinki; Nakagawa, Takao; Baba, Shunsuke; Yano, Kenichi; Ueda, Yoshihiro; Toba, Yoshiki
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 68 ページ: 15 pp.
  • DOI: 10.1093/pasj/psw089
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Star Formation in Ultraluminous Infrared Galaxies Probed with AKARI Near-infrared Spectroscopy (2016)
  • 著者名/発表者名: Yano, Kenichi; Nakagawa, Takao; Isobe, Naoki; Shirahata, Mai
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 833 ページ: 15 pp.
  • DOI: 10.3847/1538-4357/833/2/272
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] SPICA Mid-infrared Instrument (SMI): technical concepts and scientific capabilities (2016)
  • 著者名/発表者名: Kaneda, Hidehiro; Ishihara, Daisuke; Oyabu, Shinki; Yamagishi, Mitsuyoshi; Wada, Takehiko; Kawada, Mitsunobu; Isobe, Naoki; Asano, Kentaroh; Suzuki, Toyoaki; Nakagawa, Takao; Matsuhara, Hideo; Sakon, Itsuki; Tsumura, Kohji; Shibai, Hiroshi; Matsuo, Taro
  • 雑誌名: Proceedings of the SPIE 巻: 9904 ページ: 10 pp
  • DOI: 10.1117/12.2232442
• [雑誌論文] New cryogenic system of the next-generation infrared astronomy mission SPICA (2016)
  • 著者名/発表者名: Ogawa, H.; Nakagawa, T.; Matsuhara, H.; Shinozaki, K.; Goto, K.; Isobe, N.; Kawada, M.; Mizutani, T.; Sato, Y.; Sugita, H.; Takeuchi, S.; Yamawaki, T.; Shibai, H.
  • 雑誌名: Proceedings of the SPIE 巻: 9904 ページ: 10 pp
  • DOI: 10.1117/12.2231613
• [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] A lack of classical Cepheids in the inner part of the Galactic disc (2016)
  • 著者名/発表者名: Matsunaga, N., Feast, M. W., Bono, G., Kobayashi, N., Inno, L., Nagayama, T., Nishiyama, S., Matsuoka, Y., and Nagata, T.
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 462 ページ: 414-420
  • DOI: 10.1093/mnras/stw1548
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A multiwavelength investigation of the H II region S311: young stellar population and star formation (2016)
  • 著者名/発表者名: Yadav, R. K., Pandey, A. K., Sharma, S., Ojha, D. K., Samal, M. R., Mallick, K. K., Jose, J., Ogura, K., Richichi, A., Irawati, P., Kobayashi, N., and Eswaraiah, C.
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 461 ページ: 2502-2518
  • DOI: 10.1093/mnras/stw1356
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Structural Studies of Eight Bright Rimmed Clouds in the Southern Hemisphere (2016)
  • 著者名/発表者名: Sharma, S., Pandey, A. K., Borissova, J., Ojha, D. K., Ivanov, V. D., Ogura, K., Kobayashi, N., Kurtev, R., Gopinathan, M., and Kesh Yadav, R.
  • 雑誌名: The Astronomical Journal 巻: 151 ページ: 126-151
  • DOI: 10.3847/0004-6256/151/5/126
  • 査読あり / 国際共著
• [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
• [学会発表] 赤外線光学材料の低温減光係数測定のための高精度FTIRシステムの開発と初期測定結果 (2017)
  • 著者名/発表者名: 加地紗由美, 猿楽祐樹, 池田優二, 小林尚人, 助川隆, 近藤荘平, 新崎貴之, 河北秀世
  • 学会等名: 日本天文学会
  • 発表場所: 九州大学 伊都キャンパス （福岡県）
  • 年月日: 2017-03-15 – 2017-03-18
• [学会発表] IRAS 08572+3915 分光観測が示唆する分子アウトフローの起源の多様性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 中川貴雄，白旗麻衣，臼田知史，矢野健一，馬場俊介，道井亮介，磯部直樹
  • 学会等名: 日本天文学会2017年春季年会
  • 発表場所: 九州大学 伊都キャンパス （福岡県）
  • 年月日: 2017-03-15 – 2017-03-18
• [学会発表] Immersion Gratings for Infrared High-resolution Spectroscopy (2016)
  • 著者名/発表者名: 猿楽祐樹, 池田優二, 小林尚人, 加地紗由美, 助川隆, 杉山成, 中川貴雄, 新崎貴之, 近藤荘平, 中西賢之, 安井千香子, 河北秀世
  • 学会等名: 48th DPS Meeting/11th EPSC Meeting
  • 発表場所: Pasadena, CA, USA
  • 年月日: 2016-10-16 – 2016-10-21
  • 国際学会
• [学会発表] High-resolution spectroscopy of ISM toward galactic nuclei: synergy with circum-stellar material studies (2016)
  • 著者名/発表者名: Takao Nakagwa
  • 学会等名: Workshop on near-IR high-resolution spectroscopy
  • 発表場所: 東京大学 (東京都文京区）
  • 年月日: 2016-10-05 – 2016-10-06
  • 国際学会
• [学会発表] Development of a cryogenic FTIR system for measuring very small attenuation coefficients of infrared materials (2016)
  • 著者名/発表者名: 加地紗由美, 猿楽祐樹, 池田優二, 中西賢之, 小林尚人, 近藤荘平, 新崎貴之, 河北秀世
  • 学会等名: SPIE
  • 発表場所: Edinburgh, Scotland, United Kingdom
  • 年月日: 2016-06-26 – 2016-07-01
  • 国際学会
• [学会発表] Cryogenic performance of high-efficiency germanium immersion grating (2016)
  • 著者名/発表者名: 猿楽祐樹, 池田優二, 加地紗由美, 小林尚人, 助川隆, 新崎貴之, 近藤荘平, 中西賢之, 安井千香子, 河北秀世
  • 学会等名: SPIE
  • 発表場所: Edinburgh, Scotland, United Kingdom
  • 年月日: 2016-06-26 – 2016-07-01
  • 国際学会
• [学会発表] VINROUGE: a very compact 2-5um high-resolution spectrograph with germanium immersion grating (2016)
  • 著者名/発表者名: 新崎貴之, 小林尚人, 池田優二, 近藤荘平, 猿楽祐樹, 加地紗由美, 河北秀世
  • 学会等名: SPIE
  • 発表場所: Edinburgh, Scotland, United Kingdom
  • 年月日: 2016-06-26 – 2016-07-01
  • 国際学会