南極天文学研究部門
活動報告
久野成夫

南極天文学研究部門• 南極天文学の推進• 野辺山45m電波望遠鏡鏡超伝導電波カメラの開発• 村山君の講演• 30cmサブミリ望遠鏡のドームCへの移設計画• ヘテロダイン受信機の広帯域化• イタリア関係者と交渉• 10m級テラヘルツ望遠鏡• フィジビリティースタディ、低コスト化の検討• 鏡面測定法の検討（点格子干渉計、Phase Retrieval Holography法）• 30m級テラヘルツ望遠鏡のサイエンス検討• 国際連携の推進• 2018年8月• 2019年2月• 2019年3月

中央研究院 天文及天体物理研究所（台湾）中国科学院 紫金山天文台（中国）
グルノーブル大・Institut NEEL（フランス）• 既存の観測装置による観測的研究• 野辺山45m鏡レガシープロジェクト• CO分子輝線による銀河面サーベイ（FUGIN）• CO分子輝線による近傍銀河サーベイ（COMING）• 鹿島34mアンテナ• 大学連携VLBI• 性能測定• ALMAによる銀河観測Antarctic 10m THz telescopeDome F (3810m)（Japan）
Ridge A (4050m)（USA）

Dome A (4090m)（China）

South Pole (2835m)(USA)

Dome C (3230m)（France & Italy）＊Concordia station

Survey of distant galaxies
𝐿~1013 𝐿⨀
Z=3.91

Z=6.43

HershelConf. limit

Z=2.5810hr 5σZ=2.08Z=1.78

ATT10m
Conf. limit

𝐿~1012 𝐿⨀
Tdust=42 K
Confusion limit
30 beam/source430㎝サブミリ望遠鏡をドームCへ• 30cmサブミリ望遠鏡：南極用に開発済み• コンコルディア基地（仏・伊）＠ドームCへ• 外国基地での望遠鏡運用実績を示す• 南極の条件の良さを示す（日本で初めての南極サブミリ波望遠鏡）• 運用 南極天文コンソーシアムから2人/年（夏季）• Italian Scientific Commission for Antarctica (CSNA)と交渉中（6月にイタリアへ出張予定）
30cmサブミリ望遠鏡
チリでの運用実績あり

コンコルディア基地＠ドームC

天文サイト

Tsukuba 30cm Submm TelescopeGalactic Plane Survey in CO(J=4-3) and CI• Same angular resolution with CfA 1.2m
1２CO(J=1-0) survey (Beam size: 9’)– Comparison with lower excited CO lines• Non-LTE analysis ⇒ physical properties of molecular gas• CO(4-3) : Star forming region• [CI] : Diffuse CO dark gas– Formation/destruction ofmolecular cloud
Kulesa et al. (2012)Antenna system• Offset Cassegrain : 30cm
– Focal length : 258.40 mm– Subreflector : 60.40 mm– Effective focal ratio : 6.30

• Surface accuracy : < 5 μm
• Direct-drive hollow motors– Relative accuracy : ±0.5”– Absolute accuracy : ±10”
– Rubber heaters• Frequency independentmatching– Receiver upgrade to higher
frequency• Optical pointing system– Monochromatic CCD camera(R64 filter)• Power consumption : < 2.4kW

Receiver• Receiver– ALMA band 8 mixer– 500 GHz band
• [CI]3P1-3P0, CO(J=4-3)– 2 Polarization + 2 SB
– Trx : 80 K (SSB)• Beam size : 9’– Same with CfA survey in CO(J=1-0)• Spectrometer (FX)
– Band width 1GHz (600km/s)– Resolution 61kHz (0.04km/s)– Weight : 7 kg
– Power consumption : 140 W

Thermal design
IR filter
4K stage

60K
Radiation shield
60K stage

Compact GM
refrigerator 1.5kW

IF cables,LO
Trx 80K SSB
Mixer temp. 3.4K

Requirement
Design<0.084W <0.1W @4K stage<3W @60K stage<2.2W

Transportation• Total weight including wooden boxes : 800 kg– decomposable into several parts– Heaviest part is 60 kg– Can be assembled by 4 persons by hands

Compressor

Test observations
1. Jungfraujoch(Switzerland)
・Operation at high site,
low temp. with a few persons
2. High site in Chile(2010, 2011)

Putre

Parinacota (4400m)●Atacamadesert

ALMA

The Andes

Parinacota

Assembling the 30cm telescope in Chile

Test observations @4400m

Observations of Orion Molecular Clouds
in CO(J=4-3)
・Dense and warm gas tracer
CO(4-3)/CO(1-0)=0.9⇒ 60K

Ishii et al. (2016)

KL CO(4-3)/CO(1-0)=1.1⇒ 90K

海外連携の推進• 2018年8月 中央研究院

天文及天体物理研究所（台湾）• 2019年2月 中国科学院

紫金山天文台（中国）• 久野、瀬田（関学大）• Paul Ho（東アジア天文台（EAO）台長）他• 南極THz望遠鏡計画の宣伝• 久野• Yang Ji（台長）からの招待• International Workshop on Submillimeter Astronomy⇒ 2019年5月 EAO将来計画WS（南京）への招待（瀬田）• 2019年3月

グルノーブル大・Institut NEEL（フランス）• 久野、新田、村山、永井（国立天文台）• Cosmologyグループ、MKID開発グループ• MKIDカメラの開発に関する連携• 南極THz望遠鏡計画の宣伝• 2019年6月17日-19日

SCAR AAA南極WS（イタリア）• 久野、中井、瀬田• 30cm移設についての交渉2019年2月

中国科学院

紫金山天文台• Yang Ji（台長）からの招待• International Workshop on SubmillimeterAstronomy（招待講演 久野）⇒ 2019年6月 EAO将来計画WS（南京）への招待• 南極天文グループ（Shi Sheng-Cai他）• DATE5:南極５ｍTHz望遠鏡計画• 今年、予算がつきそうとのこと（基地も含めて50億円?）• 視野が狭く、電波カメラは搭載しない• 越冬基地は作らない（リモート観測）新しい紫金山天文台構内
次々と建物を建設中

試験用の低温室（－80℃まで可能）

５ｍ望遠鏡組み立て・試験用の建物（望遠鏡の予算はまだついていないが…）

テスト用の1.2ｍ望遠鏡

共同研究• 鏡面測定• 近傍界でのPhase Coherent Holography• 光路長誤差の補正についてのアドバイス⇒ 近傍界でのPhase Retrieval Holography (双曲面)• オリジナルの測定方法• 副鏡位置を移動しながらゲイン測定 ⇒ 鏡面最適化⇒ 10ｍ望遠鏡に適用した場合の精度計算• THzヘテロダイン受信機• Terahertz superconducting hot-electronbolometer mixers(HEB)⇒ マルチビーム受信機？

2019年3月

グルノーブル大・Institut NEEL

• 世界最先端のMKIDカメラNIKA2の開発実績• グルノーブル大Cosmologyグループ(Juan Macias Perez 他)• Institut NEEL MKID開発グループ(Alessandro Monfardini 他)• IRAM（Institut de RadioastronomieMillimétrique）超伝導機器開発グループ(Eduard Driessen 他)• MKIDカメラの開発に関する連携• 南極THz望遠鏡計画の宣伝

Laboratory of Subatomic Physics & Cosmology（LPSC）・MKID素子作成方法
・読み出し方法
・性能評価方法などを議論

IRAM : Institut deRadioastronomie Millimétrique

IRAM30ｍ

最新アンテナへ搭載直前のヘテロダイン受信機

共同研究• LeKID(Lumped Element Kinetic Inductance
Detector)の開発• 光学効率の向上• 構造がシンプル ⇒ 大規模アレイ化が可能（45ｍカメラ：Antenna coupled MKID ⇒ 偏波観測）
45mカメラLeKID• グルノーブル大で試作を開始• デザインを共有
⇒筑波大で
• 最適化
• 南極THz望遠鏡用に発展

南極天文学研究部門• 南極天文学の推進• 野辺山45m電波望遠鏡鏡超伝導電波カメラの開発• 村山君の講演• 30cmサブミリ望遠鏡のドームCへの移設計画• ヘテロダイン受信機の広帯域化• イタリア関係者と交渉• 10m級テラヘルツ望遠鏡• フィジビリティースタディ、低コスト化の検討• 鏡面測定法の検討（点格子干渉計、Phase Retrieval Holography法）• 30m級テラヘルツ望遠鏡のサイエンス検討• 国際連携の推進• 2018年8月• 2019年2月• 2019年3月

中央研究院 天文及天体物理研究所（台湾）中国科学院 紫金山天文台（中国）
グルノーブル大・Institut NEEL（フランス）• 既存の観測装置による観測的研究• 野辺山45m鏡レガシープロジェクト• CO分子輝線による銀河面サーベイ（FUGIN）• CO分子輝線による近傍銀河サーベイ（COMING）• 鹿島34mアンテナ• 大学連携VLBI• 性能測定• ALMAによる銀河観測