光・赤外線大学間連携運営報告関口和寬（国立天文台）

1OISTER WS 2020
2020/11/10

２０１１年６月２２日、事業への協力について、参加８機関の総長、学長および機構長が合意。参加機関は；北海道大学, 東京大学,東京工業大学, 名古屋大学, 京都大学, 広島大学, 鹿児島大学、および自然科学研究機構 国立天文台の８機関。

さらに２０１２年度から新たに：・兵庫県立大学
日本国内最大の口径２メートル「なゆた望遠鏡」
なゆた望遠鏡2

・埼玉大学
口径0.55メートル望遠鏡と、ぐんま天文台1.5メートル望遠鏡が連携事業に参加。

県立ぐんま天文台1.5m望遠鏡

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自然科学大学間連携推進機構
NINS Inter-University Cooperative Association :NICAOISTER5

大学間連携による光学・赤外線天文学研究教育ネットワークの活用
マルチメッセンジャー天文学の拠点創出

1. 事業骨子2. 科学目的

大学と国立天文台によるマルチメッセンジャー天文学の教育・研究拠点構築

大学所有の中小口径望遠鏡ネットワークを活用し、機動性に富む可視光・近赤外線での多モード連続観測を使った研究を推進する

大型望遠鏡だけでは困難な機動的、継続的な観測による先端研究分野の開拓

重力波源、ニュートリノ源、ガンマ線バーストや超新星等の突発現象や変光・変動天体を共同で観測し、それらの物理状態を研究する

突発天体の重点観測による時間領域天文学 (TimeDomain Astronomy) 研究の促進

・令和3年度の新しい活動

3. OISTERの主な活動
・突発天体観測用データアーカイブシステムの共同開発
・突発天体即時アラートシステムの整備と運用
・観測データ解析システムの共同開発
・情報共有環境の整備（ML, HP, WiKi）
・観測環境の整備（装置ステータス監視システム、等の開発）
・プロポーサル制による連携観測計画導入
・滞在型観測実習（大学院生を対象に他大学・機関に滞在）
・ワークショップ開催（1回/年）、進捗報告会（6回/年）
・共同研究・開発環境の維持（観測装置開発協力、実験スペース、等）

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第4期中期目標期間に向けて、すばる望遠鏡超広視野カメラ(HSC)による突発天体検出観測データの即時解析に対応するための”HSC＋PFS On Site Quality Assurance System”の開発環境を整備する。
突発天体観測用データアーカイブシステム：
CCD画像処理計算機
コード開発＋ウェブサーバ
QL作成＋オンザフライFITSリプレーサ処理サーバ
生データ・処理済みデータ保持用ファイルサーバ
他＊データ処理計算機は現状もっともCPのよい128コア/1台、512GB RAMのモデルで試算

-第３期中期目標期間中の本事業の目標：
光学・赤外線大学間連携で構築された観測ネットワー
クを活用し、日本の大学グループが世界初の重力波源の光学同定に挑む。
さらに、大学での拠点形成による重力波、ニュートリノ、電磁波（光赤外線）の三者を組み合わせたマルチメッセンジャー天文学を推進することで、天文学・物理学に新たな地平を切り拓く。

NGC 4993
中性子星連星

超新星爆発

次には、アイスキューブ・ニュートリノ観測所（The IceCube NeutrinoObservatory） やスーパーカミオカ
ンデによる高い感度の観測により、近傍の超新星爆発では重力波に加えてニュートリノ放出も検出される(例：TXS 0506-065)。
スーパーカミオカンデ

7同時観測された重力波源 GW170817 とガンマ線バーストGRB
170817Aは中性子星同士の合体であり、さらに今回検出された光赤外線放射は、理論的に予測されていた中性子星合体に伴う電磁波放射現象「キロノバ (kilonova)」によるものと考えられる。

本事業の推進と評価指標との関連：＜独自指標＞
・重力波源等の突発天体を観測するための連携観測実施：【実施回数】
・マルチメッセンジャー天文学研究拠点構築：【マルチメッセンジャー天文学推進室設置機関数】＜文部科学省提示指標＞
・大学の研究力強化及び人材育成への貢献：【論文数】、・ネットワーク形成状況：【連携観測参加教員数】

・連携事業経費での人員雇用や設備・システムの整備
・個々の大学の設備・装置だけでは出来ない観測研究や実地教育が可能
・個々の望遠鏡だけでは達成不可能な観測カバー率を実現
・学生や若手研究者が最先端天文学の一翼を担う貴重な機会となり、大学の研究力の向上に貢献
・多用な観測モード：撮像、分光、偏光撮像・分光を同時に実現
・多バンド観測： 可視～近赤外線の多バンドで同時に・多地点観測： 天候補償
・多経度・緯度： 海外の天文台との連携による途切れの無い連続観測、南半球天体の観測も実現

滞在型観測実習8

各大学の望遠鏡・装置・スタッフの「多様性」を活用

希望者（主に大学院生）と実習先をマッチング

実習先のスタッフが観測実習・研究指導を実施


若手研究者の観測・データ解析能力の向上



所属大学以外の望遠鏡や観測装置を利用した
り、研究分野の合ったスタッフから直接指導を受けられることで、幅広い専門性・視点・思考力を持つ人材を育成

系統的・機動的な観測・特徴あるサイエンス
大学基盤の整備／学生教育

光赤外線天文学大学間連携事業による成果の状況

学位取得者数（人）

研究成果論文の出版状況*令和2年5月1日調査

20（編）*令和2年4月28日調査

120

18100

16
1480

12

博士

10

修士

8

学士

64

2011

2012

2013

2014

2015

2016

2017

2018

2019

年度
2011 2012 2013 2014 2015 2016
11220
博士 39

査読なし
査読あり

40
20

2060

2017 2018
1320194修士

86791915131410 (13)

学士

79101215

1917610 (15)合計
17101(104)105(110)＊2019年度の（ ）は、連携外の大学の学生が OISTER の観測を使って得た学位、修士３名、学士５名を含む。

02011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019

暦年
2011

2012

2013

2014

2015

2016

2017

2018

2019

査読あり

122535342221234143

査読なし

34795071

30

19134628

“重力波源の電磁波による観測“
光学・赤外線天文学研究教育ネットワーク事業の最重点目標

すばる望遠鏡の HSC (z) + IRSF SIRIUS (H & Ks)© 国立天文台/名古屋大学

光学・赤外線天文学研究教育ネットワークの望遠鏡が撮影した重力波源 GW170817。
うみへび座の方向にある銀河 NGC 4993 で発見され、地球からの距離は約１億 3000 万光年。

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ハワイにある国立天文台すばる望遠鏡の HSC による可視光線観測 (z バンド：波長 0.9 マイクロメートル) と、南アフリカにある名古屋大学IRSF 望遠鏡の SIRIUS による近赤外観測 (H バンド：波長 1.6 マイクロメートル、Ks バンド：波長 2.2 マイクロメートル) を３色合成したもの (青：z バンド、緑：H バンド、赤：Ks バンド)。 2017年8月24日-25日の観測では、天体が減光するとともに赤い色を示している (近赤外線で明るく光る) ことが分かる。

高エネルギー宇宙ニュートリノの起源天体の特定

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南極実験施設 IceCube が検出した高エネルギーニュートリノIceCube-170922Aの到来方向を、広島大学かなた望遠鏡を使って探索観測したところ、TXS 0506+056という天体が明るく活動的であることがわかりました。更に、光赤外線大学間連携を通じた観測によって、偏光情報やスペクトルが調べられ、ブレーザーの特徴を示すことが確認できました。宇宙からやって来たと同定されたニュートリノの放射源としては、太陽、超新星SN 1987Aに次いで３つ目となります。今後のすばる望遠鏡や京都大学3.8mせいめい望遠鏡を含めた光赤外線大学間連携による観測でさらなる発見が期待されます。

Ia 型超新星の標準モデル (Delayed Detonation) の検証

Multi-band light curves of SN 2019ein. The different symbols denote data that were obtainedusing different instruments (see the figure legends). The light curve of each band is shiftedvertically as indicated in the figure. We adopted MJD 58618.24 ± 0.07 as day zero. Forcomparison, we show the light curves of SN 2002bo with solid lines (Benetti et al. 2004;
Krisciunas et al. 2004).

12R-band image of SN 2019ein and the comparison stars taken with the Kanata
telescope / HOWPol on MJD 58615.7 (2019 May 12).

2019 年8 月7.4 日(UT) に発見されたIax 型超新星SN 2019muj を京都大学3.8m せいめい望遠鏡、広島大学かなた望遠鏡を始めとした光赤外線大学間連携での追観測を実施。 Iax 型超新星の中でも増光期から長期に亘って測光・分光観測を行った例
は数が少なく、暗いIax 型超新星ではSN 2019mujが初となる。初期は減光速度は速く、Iax 型超新星でも暗いSN 2010ae に似た光度変化を示す。中期になると光度変化は緩やかになり、明るめのIax 型超新星に近い光度変化を示す。近赤外では、Iax型超新星で特徴であるシングルピークの光度変化を示し、顕著な赤外超過は見られなかった。スペクトルで見られる吸収線は細く、極大頃ではSi II 6355 は約5000km/s と速度はやや遅い。これまで例を見ないエジェクタ速度進化を示すIa型であり、 標準的な爆発モデルの示すパラメータスペースに一致することが分かった。

“すばる”望遠鏡と“せいめい”望遠鏡がOISTERに参加！
光赤外線大学間連携では、突発天体や変動現象の観測を柔軟な体制を整えて実施してきた豊富な経験があり、重力波源やニュートリノ源の他にも、ベテルギウス等の超新星爆発が起こった際に、新天体発見のアラートに対応して即座に観測を行うことが出来ます。これにより発見された新天体を詳しく調べるために、“すばる望遠鏡”や“せいめい望遠鏡”をネットワークに組み入れることにより、これからは分光フォローアップ観測が可能となります。
京都大学岡山観測所“せいめい”望遠鏡

国立天文台ハワイ観測所“すばる望遠鏡”

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天体の特徴を調べるための分光観測は、よりたくさんの光を集める必要があるため、これまでの大学間連携の体制では困難でした。今後は、国立天文台ハワイ観測所の“すばる”望遠鏡（口径8.2m）や京都大学岡山観測所の“せいめい”望遠鏡（口径3.8m）で分光観測することで、理論研究によって期待されているようなタイプの超新星であるかどうかや、あるいはブレーザーのタイプや距離を調べることが可能となり、新しく勃興してきている高エネルギーニュートリノ天文学の発展に大きく寄与し、マルチメッセンジャー天文学の発展に資するものと期待されます。

広視野と大口径を特徴とする“すばる望遠鏡”のネットワークへの参加により、暗い天体を迅速に検出することが可能となる。
すばる望遠鏡広視野主焦点カメラ を使った
重力波源 GW151226nの可視光対応天体探査例

From 重力波可視光対応天体探査
内海洋輔（広島大学）+ J-GEM collaboration (2016)14

国立天文台、ハワイ観測所の“すばる望遠鏡”広視野主焦点カメラ Hyper Suprime-Cam (HSC) を使えば、効率的に迅速な同定観測を行うことが可能となる。また、これにより発見された新天体を詳しく調べるために、国内の望遠鏡群と連携した多色撮像だけでなく、分光フォローアップ観測を行うことが可能となる。これらの経験と実績を基にした新たな観測環境整備により、次期計画では重力波、ニュートリノ、高エネルギー宇宙線等との連携観測による「マルチメッセンジャー天文学」をさらに幅広く展開する。

重力波望遠鏡と可視光望遠鏡のネットワークによるマルチメッセンジャー天文学
Adv-VIRGO

重力波望遠鏡
可視光望遠鏡

GTC

Adv-LIGO

Adv-LIGO

Assy Turgen

せいめい望遠鏡

Hale

KAGRA

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すばる望遠鏡・３月初め・３月末
・４月～・４月中・５月（連休明け）
・５月中
・４月～ ９月末

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各大学からの令和２年度予算計画の提出
令和２年度予算配分案提示
次期中期計画検討会
Continue
令和２年度取組の進捗状況等に関する調書（前年度評価結果）
令和元年分成果報告および研究経費の使用実績報告書〆切
国立天文台 Project Plan Approved!
令和３年度概算要求作成