ska 時代に 向けた 45m 鏡への期待
DESCRIPTION
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. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
![Page 1: SKA 時代に 向けた 45m 鏡への期待](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061605/56815026550346895dbe104d/html5/thumbnails/1.jpg)
SKA 時代に向けた 45m 鏡への期待
鹿児島大学 中西裕之
NRO Users Meeting 2014
14/07/24 NRO Users Meeting 2014 1
![Page 2: SKA 時代に 向けた 45m 鏡への期待](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061605/56815026550346895dbe104d/html5/thumbnails/2.jpg)
• 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
SKA完成予想図高感度、高分解能、広視野、広帯域の
長波長大陸望遠鏡
SKA(Square Kilometre Array)
14/07/24 NRO Users Meeting 2014 2
![Page 3: SKA 時代に 向けた 45m 鏡への期待](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061605/56815026550346895dbe104d/html5/thumbnails/3.jpg)
45m 鏡と SKA 計画の Synergy
14/07/24 NRO Users Meeting 2014 3
![Page 4: SKA 時代に 向けた 45m 鏡への期待](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061605/56815026550346895dbe104d/html5/thumbnails/4.jpg)
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
14/07/24 NRO Users Meeting 2014 4
![Page 5: SKA 時代に 向けた 45m 鏡への期待](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061605/56815026550346895dbe104d/html5/thumbnails/5.jpg)
CO (H2) vs HI
14/07/24 NRO Users Meeting 2014 5
![Page 6: SKA 時代に 向けた 45m 鏡への期待](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061605/56815026550346895dbe104d/html5/thumbnails/6.jpg)
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)
Crosthwaite et al. 2001Honma et al. 1995
14/07/24 NRO Users Meeting 2014 6
![Page 7: SKA 時代に 向けた 45m 鏡への期待](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061605/56815026550346895dbe104d/html5/thumbnails/7.jpg)
fmol の決定要因
Elemegreen 1993• P↑ → fmol↑
• U↑ → fmol↓
• Z↑ → fmol↑
dust
8 (P/P0)
14/07/24 NRO Users Meeting 2014 7
![Page 8: SKA 時代に 向けた 45m 鏡への期待](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061605/56815026550346895dbe104d/html5/thumbnails/8.jpg)
観測と理論の比較
Obs.
ICO (obs)
σH2+HI
IHI (obs) IHα (obs) O/H (obs)
fmol=σH2/(σH2+σHI) P, U, Z
IK
M51 M51
14/07/24
Elmegreen (1993) ‘smodel
NRO Users Meeting 2014 8
![Page 9: SKA 時代に 向けた 45m 鏡への期待](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061605/56815026550346895dbe104d/html5/thumbnails/9.jpg)
解決すべき問題
• 観測的な P の計算 : どれが一番良い ? 1. P Σ∝ tot (Honma et al., 1995)
2. P Σ∝ tot2 (Elmegreen, 1993)
3. P Σ∝ tot√Σ * (Blitz & Rosolowsky, 2004)
• XCO : 一定か ? Z の関数か? 1. XCO=α×1020 (cm-2 ( K km s-1 ) -1) (α = 1-3)
2. XCO= f ( log Z ) (Arimoto et al. 1996, Narayanan et al. ,2012)14/07/24 NRO Users Meeting 2014 9
![Page 10: SKA 時代に 向けた 45m 鏡への期待](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061605/56815026550346895dbe104d/html5/thumbnails/10.jpg)
理論と観測の比較
P と XCO がそれぞれ P Σ∝ tot√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。
14/07/24
A.Tanaka+2014
P Σ∝ tot P Σ∝ tot2
P Σ∝ tot√Σ *
P Σ∝ tot P Σ∝ tot2
P Σ∝ tot√Σ *
NRO Users Meeting 2014 10
![Page 11: SKA 時代に 向けた 45m 鏡への期待](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061605/56815026550346895dbe104d/html5/thumbnails/11.jpg)
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
14/07/24A.Tanaka+2014
NRO Users Meeting 2014 11
![Page 12: SKA 時代に 向けた 45m 鏡への期待](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061605/56815026550346895dbe104d/html5/thumbnails/12.jpg)
H2/HI の進化
Obreschkow et al. 2009
• 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
14/07/24 NRO Users Meeting 2014 12
![Page 13: SKA 時代に 向けた 45m 鏡への期待](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061605/56815026550346895dbe104d/html5/thumbnails/13.jpg)
Obreschkow et al. 2009
• Evolution of H2/HI predicted Milenium simulation (Springel 2005)
• Observation of CO and HI with ALMA and SKA will be important.
• Study of fmol should be extended to more samples
14/07/24
Tanaka+ 2014
Evolution of H2/HI
NRO Users Meeting 2014 13
![Page 14: SKA 時代に 向けた 45m 鏡への期待](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061605/56815026550346895dbe104d/html5/thumbnails/14.jpg)
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
14/07/24 NRO Users Meeting 2014 14
![Page 15: SKA 時代に 向けた 45m 鏡への期待](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061605/56815026550346895dbe104d/html5/thumbnails/15.jpg)
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
14/07/24 NRO Users Meeting 2014 15
![Page 16: SKA 時代に 向けた 45m 鏡への期待](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061605/56815026550346895dbe104d/html5/thumbnails/16.jpg)
CO (H2) vs cm 波帯連続波
14/07/24 NRO Users Meeting 2014 16
![Page 17: SKA 時代に 向けた 45m 鏡への期待](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061605/56815026550346895dbe104d/html5/thumbnails/17.jpg)
CO vs cm 波帯連続波
Schinerer et al. 2013
• CO vs 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
a) 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 (Murgia et al. 2005)
b) 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)
14/07/24 NRO Users Meeting 2014 17
![Page 18: SKA 時代に 向けた 45m 鏡への期待](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061605/56815026550346895dbe104d/html5/thumbnails/18.jpg)
技術開発 ( デジタル)の拠点として
14/07/24 NRO Users Meeting 2014 18
![Page 19: SKA 時代に 向けた 45m 鏡への期待](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061605/56815026550346895dbe104d/html5/thumbnails/19.jpg)
ROACH ボード (FPGA) による デジタル信号処理
14/07/24 NRO Users Meeting 2014 19
![Page 20: SKA 時代に 向けた 45m 鏡への期待](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061605/56815026550346895dbe104d/html5/thumbnails/20.jpg)
MeerKAT/SKA-mid の技術開発
14/07/24MeerKAT webpage より
• 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 20
![Page 21: SKA 時代に 向けた 45m 鏡への期待](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061605/56815026550346895dbe104d/html5/thumbnails/21.jpg)
ROACH ボードによる FOREST 用 デジタル電波分光計開発
PANDA + SAM45 → 帯域32GHz 96GHz 分帯域が足りない
FOREST 受信機 4 ビーム・ 2 偏波・ 2SB(USB ・ LSB 8GHz ) →全帯域幅 4x2x8x2=128GHz
現状
帯域の拡大
改善策
14/07/24 NRO Users Meeting 2014 21
![Page 22: SKA 時代に 向けた 45m 鏡への期待](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061605/56815026550346895dbe104d/html5/thumbnails/22.jpg)
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
14/07/24 NRO Users Meeting 2014 22
![Page 23: SKA 時代に 向けた 45m 鏡への期待](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061605/56815026550346895dbe104d/html5/thumbnails/23.jpg)
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4 IF からの信号を ROACH で取得
メーザーのスペクトルを確認 !!
R-CAS
14/07/24
2013年 12月 13日 野辺山宇宙電波観測所45 m 観測棟にて
NRO Users Meeting 2014 23
![Page 24: SKA 時代に 向けた 45m 鏡への期待](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022061605/56815026550346895dbe104d/html5/thumbnails/24.jpg)
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
14/07/24 NRO Users Meeting 2014 24