SKA: Square Kilometer Array

NRO Users Meeting SKA: Square Kilometer Array 鹿児島大学中西裕之

SKA概要 • 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：50MHzから10GHz • アンテナ総数：15m鏡 3000台 Aperture Array • 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

SKAの仕様：SKA1 (Phase 1) 最終的なSKA仕様の10%程度の規模の段階。コンセプトデザインはSKA Memo 125に記載。Baseline Designは右表 SKA1のサイエンスとしての２つが最重要課題として取り上げられることとなった暗黒時代から現在までのHIの歴史解明パルサーによる重力波検出

SKAの仕様：SKA2 (Phase 2) 最終的なSKA。最終的な詳細な仕様は今後の技術開発、サイエンス要求によって左右される。　パラメーター　　詳細　周波数範囲70MHz～10GHz 　感度　　　　5 000 m²/K (毎分400 μJy) 　視野200平方度（70~300MHz）、 1-200平方度（0.3~1GHz）、最大1平方度（1~10GHz）　角度分解能<0.1秒角　帯域幅（同時観測）バンド中心± 50% 　スペクトル(周波数)チャンネル　　16 384 毎バンド毎基線長　偏光精度10 000:1 　合成ダイナミック・レンジ画像　　>1 000 000

SKA計画の誕生から現在 1991年　SKAはVLAでは十分な感度が足りない21cm線の高分解能観測を達成するとしてHydrogen Arrayという名称で紹介 1993年URSIにおいてワーキンググループ結成 2000年ISSC組織 2007年　SPDOおよびSSEC設立 2012年SPO 設立、現在に至る

HI観測の現状 CO vs. optical CO vs Hα VLAによる観測 Nakanishi et al. (2005) HI分解能>10” 可視、ミリ波<1” CO vs HI VLA vs. SKA (1.4”分解能、rms 1K達成）必要な感度　(face-on銀河の場合) 1Mo/pc2=1.3×1020H/cm2=68 K km/s （HIディスク半径の基準にされる値）速度分散：～10km/s →1chあたりの輝度温度～7K →必要なrms：～1K（S/N～5の場合） VLA exposure calculatoで計算 SKA アンテナ3000台は1080 VLAアンテナ1080台に相当

SKAで狙うテーマ ５つの大テーマ • 宇宙における生命 • 塵から微惑星へ • 有機分子探査 • 宇宙暗黒時代 • 晴れ上がりと再電離の間の歴史 • 大規模構造形成の直接観測 • 宇宙磁場 • 銀河磁場の起源と進化 • 宇宙大規模磁場の構造と起源 • 星間磁場の星形成等への影響 • 重力理論 • パルサー群を用いた重力波望遠鏡 • 強重力場下での物理学の検証 • 銀河進化 • 銀河・銀河間のHIガス分布 • 銀河の成長

日本における取り組み • SWGを中心としたサイエンス推進 • 宇宙磁場 • 豪・独との国際共同研究（2名長期派遣） • VLAアーカイブデータによる研究、VLA観測提案 • High-z、宇宙論 • 蘭とのLOFARについての国際共同研究（３名長期派遣） • 位置天文 • 豪との国際共同研究（１名長期派遣） • パルサー、AGN、星間物理等 • 基礎開発推進 • ROACHによる電波分光計 • 英国との国際共同研究（１名長期派遣） • ソフトウエア開発 • ASKAP/POSSUM用 Faraday Tomography解析ソフト開発 • LOFARのCalibration前景除去 • フィード開発

SKAの重要性 • 波長横断 X線、可視、赤外、ミリ波に加えセンチ波 • 汎用性 VLBI並の高分解能から広視野観測熱的、非熱的放射問わず • 放射：シンクロトロン、free-free、21cm、OH・・・ • 対象：ISM、磁場、パルサー、高エネルギー・・・ • センチ波メートル波装置の技術的ノウハウ

　　日本の選択肢 • 波長特定波長に集中強化か？波長横断か？ • 汎用性　目的指向型か？サイエンス多様性か？

SKA: Square Kilometer Array