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VERA のプロジェクト観測とその成果. 本間 希樹 国立天文台 水沢VERA観測所. VERA : VLBI Expolration of Radio Astrometry. 4台の電波干渉計で 銀河系の測量を行う. 入来. 水沢. 石垣島. 小笠原. 最長基線 : 2300 km 完成: 2002 年春. 新技術:2ビームアンテナ. Target source. Target source. reference. atmosphere. atmosphere. Normal VLBI station. VERA station.

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Presentation Transcript
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VERAのプロジェクト観測とその成果

本間 希樹

国立天文台 水沢VERA観測所

vera vlbi expolration of radio astrometry
VERA: VLBI Expolration of Radio Astrometry

4台の電波干渉計で

銀河系の測量を行う

入来

水沢

石垣島

小笠原

最長基線 : 2300 km

完成:2002年春

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新技術:2ビームアンテナ

Target source

Target source

reference

atmosphere

atmosphere

Normal VLBI station

VERA station

2ビームアンテナ : 焦点面上に2つの受信機を設置

2天体を同時に観測することで大気揺らぎをキャンセル

目標精度 : 10 マイクロ秒角

通常のVLBI局とVERA局の模式図

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太陽系

天の川銀河の中心

VERAの目標:銀河系測量

年周視差

銀河系の大きさ: 約 30 kpc

銀河系の中心まで 距離 8 kpc

視差125 μ秒角

銀河系の測量には、10μ秒角が測れる装置が必要

銀河系全域の直接測量は21世紀のフロンティア

2006 07
2006/07年シーズンのプロジェクト観測
  • 銀河系中心 (3天体) PI: 小林
  • 近傍ミラ型変光星の周期光度関係(5天体)

PI:面高

  • 近距離分子雲 (3~4天体) PI:廣田
  • 中距離銀河円盤計測 (~15天体) PI:本間
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銀河系中心プロジェクト

Sgr A

Sgr B2

銀河系中心の位置天文観測

銀河系中心距離 R0

銀河回転速度 Θ0

銀河中心部1 kpc以内の

構造/運動

1度 150 pc

Sawada et al. 2004

Kassim et al, 1999

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ミラ型変光星

マゼラン雲中の周期光度関係

脈動変光星のイメージ

脈動しながら質量放出を

起こす。星周領域でメーザー

が観測される。

将来的には多数の変光星の観測から、マゼラン雲の距離や、脈動変光星の理解が進むと期待される

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近傍分子雲の観測

Hirota et al. (2007), D = 437 +/- 19 pc

Orion 分子雲など、近傍の重要天体の距離を計測

ローカルアームの構造

pi = 2.29 +/- 0.1 mas

オリオン分子雲

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中距離円盤プロジェクト
  • 太陽から5kpc程度以内のメーザーを観測し、距離と運動を計測
  • 太陽近傍の銀河系ディスクの基本構造を探る

銀河系定数 R0, Θ0

銀河回転曲線

渦巻き構造, 密度波の検証

各星形成領域の研究

HR図O型星の較正

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VERAの観測天体の分布図

中距離円盤

銀河系中心

その他

 (ミラと近傍星形成

  領域は除く)

腕の形状と構造を

トレースできると期待

される

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主な成果の紹介
  • ミラ型変光星 → 中川氏の講演
  • 近距離分子雲 → 廣田氏の講演
  • 銀河円盤計測 → 本間

(一部 佐藤氏の講演)

s269 269
S269 (シャープレス269)

D:5.28 +/- 0.24 kpc

S269 : 星が生まれている領域

S269の赤外線写真

(2004年11月~)

強い電波を出す星

人類が三角測量で計測した、最も小さい視差/最も遠い距離

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年周視差計測の歴史
  • Parallax measurements since 1838 (S/N > 5)

This work (VERA)

Distance (pc)

VLBI

Hipparcos (1989)

Bessel (1838)

Ground-based optical

year

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記者発表(と余談)
  • 2007年7月10日に

S269とOrion-KLの

結果について記者

発表

 NHKニュース、各紙

で取り上げられた

   毎日新聞(07/8/22) →

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太陽系

S269の銀河系内での位置と運動

~30 kpc

  • 距離 ~5.3 kpc

銀河系スケールに手が届く時代に

(c.f. R0 ~ 8 kpc)

  • LSRに対する固有運動

(V_l, V_b) = (-4.6, -4.1) km/s

 銀河回転が相殺されて見えない → 太陽近傍と同じ銀河回転速度を持つ

Θr /Θ0 = 1.00 +/- 0.03

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銀河回転曲線に対する制限
  • 1天体の計測ながら、回転曲線に強い制限が付く

S269

No dark matter

13 kpc までフラットな回転曲線を強く支持

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Sun

Line of sight

W49N

Solar circle

W49Nによる銀河回転計測

HII regions with VLA

  • W49N:nearly on the Solar circle

Massive SFR at D ~ 11 kpc

20000 AU

H2O maser with VERA

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W49Nの固有運動
  • 2005年10月から1年間の運動

(位置基準:J1905+0952)

最も明るく、分子雲の視線速度に近いスポットの動き

銀河面

銀河面に沿った動きが見える → 銀河回転を検出

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観測値

μ (mas/yr)

Vr (km/s)

W49Nの固有運動と銀河回転速度

今回の観測から、

μ= 6.5 +/- 0.1 mas/yr

分子雲の観測から

V_r = 9 +/- 5 km/s

この観測を再現する

Ω(=Θ0/R0)は、

Ω= 30.0 +/- 0.6

(km/s/kpc)

 (R0 = 8.0 kpcを仮定、依存性は弱い)

Sgr A*(Reid ら)に次ぐ、2例目の銀河系スケールでの銀河回転計測

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銀河回転速度の比較

今回の観測

Ω= 30.0 +/- 0.6(km/s/kpc)

Reid & Brunthaler (2004) (VLBAで8年)

Ω = 29.45 +/- 0.1(km/s/kpc)

両者はerror barの範囲で一致している

→Sgr A*の銀河面内の運動も小さい

V_t ~ 5+/- 5 km/s

(c.f., V_t ~ 18 +/- 7 in Reid & Brunthaler)

Sgr A*が銀河中心に静止している重要な証拠

→BH質量への制限、Binary説の棄却などに 重要

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見えてきた銀河系の奥行き

銀河系の模式図

これまでにVERAで年周視差が計測された星の分布

太陽付近の模式図

太陽系

NGC 281

NGC 281

NGC 1333

S269

ρ oph

Orion

S Crt

Illustration courtesy:

NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC/Caltech)

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まとめと今後の展望
  • VERAによって銀河系の奥行き・回転が見える時代がいよいよ到来
  • 中距離円盤プロジェクトは、2007年度も新規に20天体程度、3年で50天体を目標に継続
  • 興味ある方の様々な形での参加・共同研究を歓迎します。