原始重力波の発見を目指す-ミリ波の広帯域観測で理解して分離するCMBと星間塵

旨在发现太初引力波——通过毫米波宽带观测认识并分离CMB和星际尘埃

• 批准号: 20KK0065
• 负责人: 服部 誠
• 金额: $ 11.9万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-10-27 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20KK0065/
• 关键词: 宇宙マイクロ波背景放射観測; 宇宙論; 超伝導検出器; 星間塵; データ解析; 観測的宇宙論; 宇宙マイクロ波背景放射; アモルファス; 超電導検出器

宇宙マイクロ波背景放射偏光観測により宇宙初期の解明を目指すスペイン領カナリア諸島テネリフェ 島のテイデ観測所に設置したGroundBIRD望遠鏡(GB)の本観測で使用する超伝導検出器カメラをオランダ宇宙研究所(SRON)およびデルフト工科大学(TUDelf)と共同で設計し、作成を完了した。成果の一部を天文学会で発表した。コロナの影響で現地への渡航が制限されたことの副産物としてリモート観測手法を確立することができた。昨年度、本研究で作成したテスト観測用検出器を用いて　GBで様々な試験観測を行った。月の観測データを用いたビームパターン導出手法を確立し天文学会で発表した。大気放射起源のノイズをGBの高速回転スキャンの特徴をフルに活かしてデータから除去する手法の開発を行い成果の一部を物理学会や国際会議で発表した。カナリア天体物理研究所(IAC)の研究者と共同で"Galactic Science & CMB foreground"というタイトルの国際会議を主催し2022年12月１２日ー１５日の日程でテネリフェで開催した。対面主体でオンラインとのハイブリッド形式で実施した。特に日本から参加した大学院生等若手研究者にとって世界の研究者との繋がりを構築する有意義な場であった。我々が2020年に提案しCMB shadow と名付けた効果を観測データをシミュレートしたマップを用いて、次世代CMB偏光観測では正しく考慮しないと誤検出の恐れがあることを示し、取り除く方法を提案した。成果は、国際会議・天文学会で発表し、査読論文に投稿中である。星間塵の内数で大多数を占める極小微粒子のこれまでの扱いに物理的な問題があることを示し、修正することで強度放射と偏光放射のスペクトルに系統的な差が現れることを示した。成果の一部は、国際会議・天文学会で発表した。

此次观测中使用的超导探测器摄像机由安装在西班牙加那利群岛特内里费岛泰德天文台的 GroundBIRD 望远镜 (GB) 和代尔夫特理工大学 (TUDelf) 进行宇宙微波背景偏振观测来阐明早期宇宙。 。一些结果在天文学会会议上公布。由于冠状病毒的影响，我们建立了一种远程观察方法，作为对该地区旅行限制的副产品。去年，我们使用本研究中创建的测试观测探测器在英国进行了各种测试观测。我们利用月球观测数据建立了光束图推导方法，并在天文学会会议上进行了展示。我们充分利用GB高速旋转扫描的特点，开发了一种从数据中去除大气辐射噪声的方法，并在物理学会和国际会议上展示了我们的一些成果。我们与加那利天体物理研究所（IAC）的研究人员合作，于2022年12月12日至15日在特内里费岛举办了题为“银河科学与CMB前景”的国际会议。它以混合形式进行，主要是面对面和在线。对于日本研究生等年轻研究人员来说，这是一个与世界各地的研究人员建立联系的特别有意义的机会。使用模拟观测数据的地图，我们证明了如果在下一代 CMB 偏振观测中不适当考虑的话，存在误检的风险，并提出了一种消除这种影响的方法，我们在 2020 年提出了该方法，并将其命名为 CMB 阴影。 。研究结果已在国际会议和天文学会上发表，并正在提交给同行评审的论文。我们证明，我们处理构成星际尘埃大部分的极小粒子的方式存在物理问题，如果我们纠正它们，强偏振辐射的光谱将出现系统差异。一些结果在国际会议和天文学会上发表。

项目成果

Characterization of two-level system noise for a microwave kinetic inductance detector comprising niobium film on a silicon substrate

硅衬底上包含铌薄膜的微波动感电感探测器的两级系统噪声表征

• DOI: 10.1093/ptep/ptac023
• 发表时间: 2022
• 期刊: Progress of Theoretical and Experimental Physics
• 影响因子: 3.5
• 作者: Sueno Y;Honda S;Kutsuma H;Mima S;Otani C;Oguri S;Suzuki J;Tajima O
• 通讯作者: Tajima O

GroundBIRD: A CMB Polarization Experiment with MKID Arrays

GroundBIRD：使用 MKID 阵列进行 CMB 偏振实验

• DOI: 10.1007/s10909-020-02511-5
• 发表时间: 2020
• 期刊: Journal of Low Temperature Physics
• 影响因子: 2
• 作者: Lee K.;Choi J.;Genova-Santos R. T.;Hattori M.;Hazumi M.;Honda S.;et al.
• 通讯作者: et al.

On-site performance of GroundBIRD, a CMB polarization telescope for large angular scale observations

用于大角度尺度观测的 CMB 偏振望远镜 GroundBIRD 的现场性能

• DOI: 10.1117/12.2560918
• 发表时间: 2020
• 期刊: Proceedings of the SPIE
• 作者: Honda S.,Choi J.;Genova-Santos R. T.;Hattori M.;et.al.
• 通讯作者: et.al.

CMB Shadows: The Effect of Interstellar Extinction on Cosmic Microwave Background Polarization and Temperature Anisotropy

CMB 阴影：星际消光对宇宙微波背景偏振和温度各向异性的影响

• DOI: 10.3847/2041-8213/ab9018
• 发表时间: 2020
• 期刊: The Astrophysical Journal
• 作者: Nashimoto Masashi;Hattori Makoto;Chinone Yuji
• 通讯作者: Chinone Yuji

CMB望遠鏡GroundBIRDの較正観測 - 超伝導検出器MKIDの応答性評価

CMB望远镜GroundBIRD标定观测——超导探测器MKID响应性评估

• 发表时间: 2022
• 作者: Nashimoto Masashi;Hattori Makoto;Chinone Yuji;末野慶徳， 池満拓司，石田秀郷，石塚光，内田智久，大谷知行，小栗秀悟，唐津謙一，木内健司，沓間弘樹，小峯順太，古谷野凌，鈴木惇也，関本裕太郎，田井野徹，田島治，辻悠汰，富田望，永井誠，長崎岳人，成瀬雅人，羽澄昌史，服部誠，本多俊介，美馬覚，吉田光宏 他９名
• 通讯作者: 末野慶徳， 池満拓司，石田秀郷，石塚光，内田智久，大谷知行，小栗秀悟，唐津謙一，木内健司，沓間弘樹，小峯順太，古谷野凌，鈴木惇也，関本裕太郎，田井野徹，田島治，辻悠汰，富田望，永井誠，長崎岳人，成瀬雅人，羽澄昌史，服部誠，本多俊介，美馬覚，吉田光宏 他９名