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SKA 時代に 向けた 45m 鏡への期待

SKA 時代に 向けた 45m 鏡への期待. NRO Users Meeting 2014. 鹿児島大学 中西裕之. SKA(Square Kilometre Array). 集光面積 1km 級の巨大 電波 干渉計 10 ヶ国が国として推進 興味が ある研究者は 20 ヶ国以上 周波数： 0.1GHz から 10GHz アンテナ総数： 15m 鏡 3000 台 最大基線長 : 3000km 建設地 ： 　オーストラリア (low-SKA) および南アフリカ (mid-SKA) 特徴 高感度 ・ 高分解 能 広 視野 ・ 広 帯域.

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SKA 時代に 向けた 45m 鏡への期待

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Presentation Transcript

  1. SKA時代に向けた45m鏡への期待 NROUsers Meeting 2014 鹿児島大学中西裕之 NRO Users Meeting 2014

  2. SKA(Square Kilometre Array) • 集光面積1km級の巨大電波干渉計 • 10ヶ国が国として推進 • 興味がある研究者は20ヶ国以上 • 周波数：0.1GHzから10GHz • アンテナ総数：15m鏡 3000台 • 最大基線長 : 3000km • 建設地： 　オーストラリア(low-SKA)および南アフリカ(mid-SKA) • 特徴 高感度・高分解能 広視野・広帯域 高感度、高分解能、広視野、広帯域の 長波長大陸望遠鏡 SKA完成予想図 NRO Users Meeting 2014

  3. 45m鏡とSKA計画のSynergy NRO Users Meeting 2014

  4. 45m鏡とSKA計画のSynergy • サイエンス • CO vs HI HI、H2共にISMの主要要素 →H2(CO)は45m鏡観測 HIはSKAと試験機で観測 • CO vsシンクロトロン放射 星形成のみで相関は説明できない →宇宙線、磁場との相互作用まで 考える必要あり • 技術開発実践の場として デジタル信号処理技術は共通 Crosthwaite et al. 2001 NRO Users Meeting 2014

  5. CO (H2) vs HI NRO Users Meeting 2014

  6. HI-H2相転移 H2とHI はそれぞれ銀河の中心部および外縁部に多い. 何がfmolを決定するか? fmol=σH2/(σH2+σHI) Honma et al. 1995 Crosthwaite et al. 2001 NRO Users Meeting 2014

  7. fmolの決定要因 Elemegreen 1993 • P↑ → fmol↑ • U↑ → fmol↓ • Z↑ → fmol↑ dust 8 (P/P0) NRO Users Meeting 2014

  8. 観測と理論の比較 Elmegreen (1993) ‘s model fmol=σH2/(σH2+σHI) P, U, Z M51 M51 σH2+HI Obs. ICO (obs) IHI (obs) IHα (obs) IK O/H (obs) NRO Users Meeting 2014

  9. 解決すべき問題 • 観測的なPの計算: どれが一番良い? • P∝Σtot(Honma et al., 1995) • P∝Σtot2 (Elmegreen, 1993) • P∝Σtot√Σ＊(Blitz & Rosolowsky, 2004) • XCO：一定か? Zの関数か？ • XCO=α×1020(cm-2（K km s-1）-1) (α = 1-3) • XCO= f ( log Z ) (Arimoto et al. 1996, Narayanan et al. ,2012) NRO Users Meeting 2014

  10. 理論と観測の比較 PとXCOがそれぞれP∝Σtot√Σ＊，XCO=1×1020(cm-2（K km s-1）-1) ならば、理論と観測は一致。 しかし更なる調整が必要。 A.Tanaka+2014 • P∝ΣtotP∝Σtot2P∝Σtot√Σ＊ • P∝ΣtotP∝Σtot2P∝Σtot√Σ＊ NRO Users Meeting 2014

  11. UVの補正 Hα画像からUV場を求める際に, diffuse成分のみを使う. Diffuse and Discrete Only Diffuse Diffuse and Discrete Only Diffuse NRO Users Meeting 2014 A.Tanaka+2014

  12. H2/HIの進化 • H2/HI の進化がMilenium simulationで予言 (Obreschkow+2009) • CO and HI の観測が共に重要 • fmolを使えば、条件が加わり、SKA時代よりも前にH2/HI変化をとらえることが可能 NRO Users Meeting 2014 Obreschkow et al. 2009

  13. Evolution of H2/HI • Evolution of H2/HI predicted Milenium simulation (Springel 2005) • Observation of CO and HI with ALMA and SKA will be important. • Study of fmolshould be extended to more samples Tanaka+ 2014 NRO Users Meeting 2014 Obreschkow et al. 2009

  14. fmolと銀河団環境効果 銀河団中心ではHIガスが欠乏した銀河が多い。 → ICMとの相互作用(ラム圧）によりはぎ取られたと考えられる。 Cayatte et al. 1990 Kenney et al. 2006 NRO Users Meeting 2014

  15. 銀河団銀河のfmol ラム圧HIガス→ stripped H2 (CO) ガス→ not stripped 分子ガス比 Nakanishi et al. 2006 NRO Users Meeting 2014

  16. CO (H2) vs cm波帯連続波 NRO Users Meeting 2014

  17. COvs cm波帯連続波 • COvs cm波帯連続波の相関 →星形成のみが原因ではない COは必ずしも星形成領域のみに存在しない • 2つの可能性 • 渦状腕における宇宙線と分子ガスの相互作用による2次宇宙線が集中(Murgiaet al. 2005) • 渦状腕でガス密度と磁場が共に増加することによる相乗効果(Niklas & Beck, 1997) Schinerer et al. 2013 NRO Users Meeting 2014

  18. 技術開発(デジタル） の拠点として NRO Users Meeting 2014

  19. ROACHボード(FPGA)による デジタル信号処理 NRO Users Meeting 2014

  20. MeerKAT/SKA-midの技術開発 • MeerKATではバックエンドにROACHボードを採用 • 南アフリカは現在CASPERの第２開発機関 • 国内でもROACHボードを使った電波分光計開発を開始 NRO Users Meeting 2014 MeerKAT webpageより

  21. ROACHボードによるFOREST用 　デジタル電波分光計開発 FOREST 受信機 4 ビーム・2 偏波・2SB(USB・LSB 8GHz） →全帯域幅4x2x8x2=128GHz 現状 PANDA + SAM45 →帯域32GHz 96GHz分帯域が足りない 改善策 　帯域の拡大　 NRO Users Meeting 2014

  22. ROACHボードによるFOREST用 　デジタル電波分光計開発 • ROACH2 board 8枚 (Xilinx Vertex 6) • ADC1x5000-8 board 16枚 (8bit, <5GSPS) • Valon synth. 5007 • 制御用linux NRO Users Meeting 2014

  23. ROACHボードによるFOREST用 　デジタル電波分光計開発 NRO 45m，H40によるSiOメーザー観測 第４IFからの信号をROACHで取得 R-CAS メーザーのスペクトルを確認!! 2013年12月13日　 野辺山宇宙電波観測所４５m観測棟にて NRO Users Meeting 2014

  24. まとめ SKAとのsynergyとして、今後も45m鏡に期待 サイエンス面の例 45m鏡によるH2(CO)、SKA・試験機によるHI・連続波観測 → ・fmolはISMの物理状態を探るバロメーター ・連続波vs COの相関の起源は何か 技術開発面の例 デジタル信号処理の実践の場として活躍 → 例として現在ROACHによるデジタル分光計 NRO Users Meeting 2014

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