SKA1検討グループ科学部門報告

NAOJ SKA1 STUDY GROUP
国立天文台SKA1検討グループ
2019/12/13-14

VERA UM 2019

赤堀卓也

グループサイエンティスト・マネージャー
1

SKAJプロジェクト憲章より

科学部門の目標

n処理事項1を日本の科学コミュニティと協力し解決• (ngVLAとの違いを示し強調するため) SKA-LOWの科学を強化• SKAの科学目標の優先順位を決める

n処理事項4をSKA先行機などへ人的貢献を行って解決• MWAがどのくらいLOWの技術的リスクを軽減するか解明• LOWのキャリブレーション方法の開発を監視

n SKA地域センター構想をとりまとめる
n以上によりゴール2とゴール3を達成• 大学の人的貢献が国立天文台の貢献の一部としてSKA本部により合意され、それらの貢献も含めた参加計画を作成する• Band5c受信機は、科学的動機に強くリンクした別のバンド、別の装置、またはより多くの物的貢献に変更されるべき

n今年度：赤堀(エフォート30%)、廣田(10%)
2019/12/13-14

VERA UM 20192

時系列順の活動一覧
2019年4月 SKA1検討グループの発足
2019年4月 SKAサイエンス会議に参加
5月 東アジアサイエンス会議の企画と参加
6月 SKA-JPアンケート調査の実施
7月 データセンターの検討を開始
8月 バンド6/7の科学事例検討

9月 SKA-JPシンポジウムの企画と参加
10月 SKA-VLBI会議に参加
11月 SKA技術＆運用会議に参加
12月 SKAJP科学白書の改訂
1-3月 LOW科学のリスク調査

2019/12/13-14

VERA UM 20193

4月: SKAサイエンス会議

SKA General Science Workshop 2019 @ UK

日本から22名 (2.5%)

n 300名を超える申し込みあった• 国際科学部会の会員数は5年間で4倍増加• 14番目の科学検討部会「重力波」が発足

nSKA先行機を使った最新の成果の報告
参加希望？
à赤堀まで！ nKSPサーベイ立案に向けたサイエンスの理解＆最善戦略の検討(分野間の調整も)2019/9/2

SKA-Japanシンポジウム201945月: 東アジアサイエンス会議

n96名: 中国62名, 日本21名, 韓国9名, 豪州3名
n 各国の計画進捗の方向と、科学研究の講演• MWA・EoRとVLBIの活気があった印象

n 最終日にはテーマごとに分かれてグループ討論• 議論は継続する。来年度は日本開催か

2019/12/13-14

VERA UM 20195

6月: 業績調査

n11年合計論文数• 論文数288編• 競争的資金2億5920万円• 修士96名・博士17名

(万円)

n年間平均

• 論文数26.2編• 競争的資金2356万円• 修士8.7名・博士1.5名

学位数

獲得資金

すべての関連度を対象とした場合

2019/9/4

SKA-Japanシンポジウム201966月: アンケート調査
三大宇宙研究＋VLBI+時間領域

日本の科学目標に優先順位をつけるべきか(回答68)

2019/9/4

SKA-Japanシンポジウム2019

77月:データセンターの検討開始(SKA Regional Center, SRC)

目的

タスクフォースメンバー・協力者

nサービスを列挙する
nSRCアライアンスへの参加
プランを検討する

名前• 特に中国SRCとの協力• MWA&ASKAPへアクセス

廣田朋也

所属

役割チーフ, 観測全般

SKAJ

赤堀卓也

SKAJ

SKAO, 宇宙磁場

足立裕樹

MVO

VERAデータ

nコストを見積もる

深川美里

EA ARCALMAデータ

スケジュール

長谷川賢二

筑波大

名古屋大

HPC, 宇宙論

19.7✓

9✓吉川耕司
11✓

11✓

12

20.1

#4 会合 #5 会合#1 会合 #2 会合 #3 会合 @上海
目的定義 Tao An EA-ARC SKA-WPC Z. Zhang AI検討

2019/9/2

HPC, 宇宙再電離

35

#6 会合
AI解決

@上海
SRC視察

20.6

910

#7 会合
Ais解決@南ア
SRC議論#11 会合#8 会合 #9 会合#10 会合執筆開始 草稿初版 草稿第二版 最終報告書

12SKA-Japanシンポジウム2019

21.3

21.6

8SRCの展望SKA-TEL-SKO-0000735

世界で分担100Gbps回線を購入, 5.2M€/yr(運用コストに織り込み済み)
ExaBytePFLOPs330
220

8TB=2万円なら1EB=25億円

10＝京12022 2023 2024 2025 2026 2027 2028
2019/9/2

2022 23 24 25

SKA-Japanシンポジウム2019

26

2728

2930
98月：バンド6/7の科学事例検討
0.3
1.0
1.7
Freq. 0.05
LOW
Band 1
Band 2Band 3(GHz)n 高周波観測の実現性

35Band 4＊280ミクロン• 主鏡鏡面RMS誤差要求＊はVLAと同等• 15-50 GHzのシーイングもVLAと同等• MIDもMeerKATも空きスロット一つあり• 15-25GHzは技術的な達成見込み高いn 高周波観測の科学事例と要求は何か？
1.
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IntroductionSolar System
Astrochemistry and the formation of stars
and planets
Galactic Structure
Nearby Galaxies
Cosmology and the History of the Universe
Transient Phenomena

8Band 5aBand B
Band 5b1525~50

Band 6/7

日本人も著者で多数参加
筆頭4名・共著11名
Kazuhiro Hada (5.4PI)
Takuya Akahori (7.3PI, 5.4Co)
Kohji Yoshikawa (6.6PI)
Haruka Sakemi* (7.5PI)
Yoshi Hirata* (3.7Co)
Takeru Murase* (3.7Co)
Toshihiro Handa (3.7Co)
Hiroshi Imai (3.8Co)
Sujin Eie* (7.3Co)
Tomoya Hirota (3.10Co, 7.3Co)
Takeru Enoto (7.3Co)
Takahiro Aoki (7.3Co)
Tomoaki Oyama (7.3Co)
Mami Machida (7.5Co)*大学院生

2019/9/2

SKA-Japanシンポジウム2019109月: SKAJPシンポジウム

n 登録76名、飛び込み入れて90名強• SWG基調講演、若手から多くの寄与講演、最終日は講習会

n さまざまな議論【若手育成】先行機に関わる学生の呼び込み・学生派遣や講習プログラム【組織拡大】国際的著名人の獲得 vs. 若手で目立つ人が先頭に立つのが王道【支持母体】宇電懇メンバーの取り込み、他プロジェクトとのシナジー検討【予算獲得】クラウドFや小さいお金の積み上げ、２国間共同研究経費【科学戦略】SKAのサイエンス会議で貢献割合以上に日本人が登壇(だいたい50講演なので4%=2講演以上)
2019/12/13-14

VERA UM 201911

10月: SKA-VLBI会議

n登録65名, 実質40名強?

• 中堅・シニア層が多い印象• 活動銀河核15名、突発現象15名、星・星間現象15名の感じ

nSKAOからの計画説明とVLBI検討、コミュニティからの科学事例の紹介、テーマごとに分かれてグループ討論• (transient) AGN, GW/EM, Supernova, FRB, Pulsar, YSO/ultra-cooldwarfs/evolved stars by SiO/H2O/OH maser, cosmology by lensing• JUMPING JIVEを核にEVN勢が強い。EVNの文脈だと日本が無視される(中国韓国は含まれる)

2019/12/13-14

VERA UM 201912

サイエンス検討
n1マイクロ秒角の世界に至るには？

• 偶然誤差(感度)制約の問題ではなく系統誤差支配=較正を極めよ• Multiview 位相参照法では1目標+3較正天体で熱雑音に到達• LEAP (Rioja et al. 2018, MNRAS, 478, 2337) – 25 calibrators!?

nビームの数と帯域はどのくらいがベストなのか？
• 26 Frequency Slice Processors (FSP)ü 全部使うとBand 5で5.2GHz帯域幅でビーム2本(おのおの両偏波)• ビーム増やす?àデータ跳ね上がるà有線で送れなくなるü SKA-VLBIの仕様は最大4ビーム(1目標+3較正天体)ü しかしサブアレイを使えばビームの数は増やせるü 100Gbpsなら光ファイバに乗るà多ビーム狭帯域？感度は十分？
ü 船で送るのを待ってられない？航空便はコストが高い？

nフォーマットはVDIFでOK?
2019/12/13-14

VERA UM 201913

統治・戦略関係
nグローバルVLBI• (SKAのデータを含め)相関処理をどこでするか？
• ビームは何本？周波数は？アクセスポリシーは？

n低周波VLBI• SKA-LOW + GMRT + FASTの大望遠鏡アレイ• ポテンシャルは高い

n発展途上国VLBI

日本の“組織的”戦略は？

• 衛星通信用アンテナの天文学転用など

VERAは
SKA-VLBIの先行機！
2019/12/13-14

VERA UM 201914

11月: SKA技術&運用会議

n登録232名、System CDRを前にシステムの紹介がなされ、先行機の運用も俯瞰しながらSKAの運用のあるべき姿について議論が交わされた
2019/12/13-14

VERA UM 201915

SKA上海ハイライト

https://indico.skatelescope.org/event/551/overview

nSKA1デザインà小林さん・河野さん講演
nMWA-II, LOFAR, ASKAP, MeerKAT: 高Dレンジ撮像, FRB
nMeerKAT拡張計画(独中南ア)• 20台のSKA1アンテナを先行投入しMeerKATに結合• Bmax = 18 km, SKA B2 (0.95-1.67 GHz?) & Band S (1.75-3.50 GHz)
• 入札2020年前半、建設2021-22年、運用2023年からを目指す

n各国のSRC検討状況• 豪欧中加印、各国とも数千万から数億円規模の資金獲得• EoRシミュレーション@SUMMIT by ICRAR/SHAO

2019/12/13-14

VERA UM 201916

12月: SKAJP科学白書の改訂
n日本版SKA科学白書の改訂• 導入• 宇宙再電離• 宇宙論• 銀河進化• パルサー• 宇宙磁場• 位置天文• 星間物質• 突発天体• 星惑星形成• 惑星

特に2015-2020に出版した論文をできるだけ多く盛り込む
2019/12/13-14

大改訂

小改訂

大改訂
新規描き下ろし執筆にご協力ください
VERA UM 201917

1月: LOW科学のリスク調査
Q. 大気ゆらぎの影響は大丈夫か?
n視野内の明るいコンパ
クト天体を使った自己較正技術が進展• LOFARでDR=106:1達成• RM=0.01 rad/m2を検出

n高速で知的なパイプラインが必要• 1月にメルボルン大学に渡航し調査を実施予定• EoRの吉浦さんサポート

n2020年3月25日午後に三鷹で検討会議を開く

Shimwell+17,
A&A, 598, A104

2019/12/13-14

VERA UM 2019

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まとめ
SKAJ科学部門は日本のSKA参加計画立案に資するため
1. 優先科学の策定に向けた科学事例を調査し検討を支援した
2. 特に中国との連携を軸にSKA地域センターの検討を開始した
3. 主にMWAを舞台にLOWのリスクを調査(する)2019年4月 SKAサイエンス会議に参加
5月 東アジアサイエンス会議の企画と参加
6月 SKA-JPアンケート調査の実施
7月 データセンターの検討を開始
8月 バンド6/7の科学事例検討

9月 SKA-JPシンポジウムの企画と参加
10月 SKA-VLBI会議に参加
11月 SKA技術＆運用会議に参加
12月 SKAJP科学白書の改訂
1-3月 LOW科学のリスク調査
2019/12/13-14

VERA UM 201919