可般型サブミリ波望遠鏡を用いた中性炭素原子輝線の銀河系中心領域サーベイ

使用便携式亚毫米望远镜调查银河系中心区域的中性碳排放线

基本信息

批准号：
12740119
负责人：
岡朋治
金额：
$ 1.41万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2001
项目状态：
已结题

项目摘要

私は1999年より、小型で可搬型のサブミリ波望遠鏡の開発に従事している。この望遠鏡は、中性炭素原子が放射する二本のサブミリ波スペクトル線(CI^3P_1-^3P_0 : 492GHz, 3^P_2-^3P_1 : 809GHz)による広域サーベイ観測を行うことによって、銀河系スケールにおける原子ガスの分布・運動・物理状態を調べることを目的としている。この望遠鏡の特長は、可搬型のため世界中のあらゆる優良観測サイトに持ち込むことが出来、しかも主鏡口径が18cmと小さい(HPBW=13'@492GHz)ので広い領域をサーベイするのに適しているところにある。本研究課題の目的は、この可搬型18cmサブミリ波望遠鏡、特に受信機フロントエンド部分の大幅な改良によりその受信感度の飛躍的な向上を図り、中性炭素原子のサブミリ波スペクトル線による銀河系中心領域全体の観測を世界で初めて実現することにある。本研究課題の第二年度にあたる今年度は、初年度に開発した超伝導(SIS)ミキサ受信機を可搬型18cmサブミリ波望遠鏡に搭載し、2001年3月と9月の二度にわたって望遠鏡システム全体を南米チリのアタカマ砂漠パンパラポラ(標高4800m)に移設して、望遠鏡の立上げ作業およびテスト観測を行った。3月の実験では天候不順に加え実験開始直後にAz軸駆動ギアが破損したため、立上げ作業はごく一部の機器に限られてしまったが、9月の実験では大きなシステム障害もなく順調に望遠鏡システム全体の立上げ作業を進めることが出来た。2001年9月末までのパンパラボラにおける作業進捗状況は以下の通りである。[1]主鏡に固定した光学望遠鏡で恒星を追尾する事により、望遠鏡指向器差パラメータを決定した。[2]9月晴天時の500GHz大気透過度を測定し、τ_<500>=0.5-0.9を得た。[3]500GHz帯大気込みシステム雑音を評価した結果、T_<sys>=650-1000Kを得た。[4]太陽および月からの500GHz連続波を検出した。[5]太陽および月を追尾する事により電波軸指向器差パラメータを決定した。[6]太陽の連続波の強度分布から、500GHzにおける望遠鏡のビームサイズをHPBW=15.3'±0.2'と決定した。[7]月の連続波強度から、500GHzにおける望遠鏡のビーム能率を測定し、η_<moon>=0.56を得た。[8]周波数スイッチ観測法により、大気オゾン輝線(491.95GHz, 496.25GHz)を検出した。上記と平行して、中性炭素原子分布の比較の対象である一酸化炭素の銀河系中心領域における分布・運動について、野辺山宇宙電波観測所45m望遠鏡を使用して取得したミリ波輝線データの解析を進め、以下の新しい事実を見出した。[1]銀河系中心分子雲複合体内に発見された分子ガスの超高速膨張シェル構造を発見した。[2]銀河系中心ラジオアーク非熱的フィラメントに隣接する分子雲と膨張する空洞を発見した。[3]銀河系中心領域の分子雲の統計的性質から、大部分が重力収縮に対して安定である事を見出した。各々の結果は3本のジャーナル論文として今年度出版することができた。

I have been involved in the development of small, portable sub-millimeter wave telescopes since 1999. This telescope aims to investigate the distribution, motion and physical state of atomic gas at the galaxy scale by conducting wide-area survey observations using two sub-millimeter wave spectral lines radiated by neutral carbon atoms (CI^3P_1-^3P_0: 492GHz, 3^P_2-^3P_1: 809GHz）。该望远镜的特征是它是便携式的，因此可以将其带到世界各地的所有高质量观察地点，其主镜孔的小至18厘米（HPBW = 13'@492GHz），使其适合对大面积进行测量。该研究主题的目的是显着提高该便携式18厘米亚毫米波望远镜的接收敏感性，尤其是接收器前端部分，并使其成为全球对整个星系中心区域的观察到中性碳原子的观察到整个星系中心区域的认识。今年，这是该研究主题的第二年，第一年开发的超导（SIS）混合器接收器安装在便携式18厘米的18厘米亚毫米表望远镜上，并在2001年3月和2001年9月进行了两次，整个望远镜系统被移至PanParapora（Sevile Sea Level）（Sevile Sevile）（South America），在Chile Americation，South Americation，用于远程测试。在三月份的实验中，由于天气差，实验开始后立即损坏了AZ轴驱动装备，因此发射工作仅限于少数设备，但是在9月的实验中，没有重大的系统问题，并且整个望远镜系统的发射工作能够顺利进行。直到2001年9月底，在潘抛抛板的工作进展如下。 [1]通过用固定在主镜上的光学望远镜跟踪恒星来确定望远镜定向差异参数。 [2]测量了9月在晴朗天气中的500GHz大气渗透性，并获得了τ_<500> = 0.5-0.9。 [3]由于评估了500GHz波段空气系统噪声，T_ <sys> = 650-1000k。 [4]检测到来自太阳和月亮的500GHz连续波。 [5]通过跟踪太阳和月亮来确定放射轴定向差异参数。 [6]基于太阳连续波的强度分布，确定望远镜在500 GHz时的梁大小为HPBW = 15.3'±0.2'。 [7]从月球的连续波强度测量了望远镜在500 GHz处的光束效率，并获得了η_<moon> = 0.56。 [8]使用频率开关观察方法检测到大气臭氧发射线（491.95GHz，496.25GHz）。与上述同行，我们分析了使用Nobeyama空间无线电观测站4500万望远镜获得的毫米波发射线数据，用于一氧化碳的分布和运动，这是中性碳原子分布，在银河系中心区域的比较主题，并发现了以下新事实。 [1]我们发现了中央星系分子云配合物中发现的分子气体的超快速膨胀壳结构。 [2]发现了分子云和与星系中心无线电弧非热丝相邻的腔体扩展。 [3]我们发现，中央星系区域中分子云的统计特性在很大程度上稳定在重力收缩中。每个结果今年发表在三篇期刊文章中。