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
1. 南極天文学による暗黒銀河探査
2. 銀河、銀河系、宇宙構造等の観測的研究
3. 宇宙の構造と進化、生命の起源に至る物質進化の理論的研究

構成員
部門長：久野成夫（p）

構成教員：新田冬夢（a）⇒退職、（後任人事が進行中）
橋本拓也（a）、徂徠和夫（pCA：北大）
連携教員：中井直正（p：関西学院大）、瀬田益道（p：関西学院大）、梅村雅之（p）、笠井康子（p客員：NICT）、西堀俊幸（ap客員：JAXA）、渡邉祥正（ap：芝浦工大）
研究員：高水裕一（CCS）、齋藤弘雄⇒任期満了、Salak Dragan⇒異動（北大）

10m級テラヘルツ望遠鏡（ATT10）
南極内陸部：地上最高の観測サイト
10m級テラヘルツ望遠鏡（超広視野）＠新ドームふじ基地• 高い大気透過率 ⇒ 地上で唯一、THｚでの観測が可能• 極めて安定な大気 ⇒ 大規模サーベイを可能に• 建設費 26億円/7年• 年間運用費 1.6億円/年（うち基地運営費 1.2億円/年）• 広域サーベイ観測（50％）、個別観測（10％）、共同利用（40％）• 想定される提案者： 永田恭介 筑波大学長

南極天文学の推進計画• 南極地域観測第X期6か年計画（2022年度―2027年度）• 30 cmサブミリ望遠鏡 [CI](1-0)&CO(4-3)＠500 GHz

Ishii et al. (2014)• 30 cm強度干渉計• 南極天文学のアピール• 天文にとっての南極の重要さ• 極域科学内での存在感の向上• 南極内陸部での経験• 南極地域観測第XI期6か年計画（2028年度―2033年度） 以降• 新ドームふじ基地（天文観測も含めた）• 10 mテラヘルツ望遠鏡の実現• 30 m級テラヘルツ望遠鏡
南極観測将来構想（南極未来ビジョン2034）（極地研）より

南極30㎝サブミリ波望遠鏡• [CI](3P1-3P0)とCO(J =4-3)による銀河面サーベイ

Ishii et al. (2014)• CfA CO(J =1-0)サーベイと同じビームサイズ⇒ 希薄なガスから高温高密ガスまで⇒ 星間ガスの進化過程の理解• 500 GHz 2SB受信機• 低消費電力 < 2.4kW• モーター用ヒーター、低温ケーブル• 人力による分解・組み立て可能• 総重量：800㎏（輸送用木箱込み）

𝑇K

HII regionlog• 低温対策Coronal gas

Intercloud gas

Molecular clouds

Diffuse clouds• 最も重い部分：60㎏• 4人で組み立て可能（Myers 1978）

log 𝑛Τcm−3

500 GHz 2SB受信機のアップグレード• 広帯域・低雑音化• 国立天文台ATC（小嶋さん他）と共同研究 （瀧口修論2022）• 広帯域 SIS mixer （ALMA band 7+8）
• IF バンド幅：4 - 8 GHz ⇒ 8 - 18 GHｚ• [CI](3P1-3P0) : 492 GHz• CO(J =4-3): 460 GHz

同時観測（小嶋さん資料）

30cm望遠鏡アップグレード
光学ポインティング装置• 南極夏季：昼⇒日中の光学ポインティングが必要
・視野（1.06°×0.78°）
・3-4等星まで（～120個）（小山修論2022）
・自動化（～1時間）
・光学軸と電波軸の調整が必要（JAXA西堀さん）
分光計• RPG-XFFTS
・バンド幅 : 2.5 GHz (1500 km/s @ 500 GHz) ×2
・チャンネル数 : 32768
・周波数分解能 : 88.5 kHz (0.0531 km/s @ 500 GHz)

テラヘルツ強度干渉計（松尾さん資料より）• 30cm鏡2台による干渉計実験• 500 GHz ⇒ 将来的にはNII＠1.5 THz観測望遠鏡設置サイト• 新ドームふじ基地（ > 3800 m, 南緯77.3°東経39.7°)• 国立極地研：南極計画X期（2022年-2027年）一般研究観測• 2021年申請 不採択、 2022年 再申請予定• 2024/2025年 新ドームふじ設置• 夏季のみ観測 （2か月弱 2名以内）（将来的には冬季観測も視野に）

新ドームふじ（> 3800 m）• 観測棟、観測室
南極点

ドームふじ基地（極地研ホームページより）

NRO45m鏡 100GHz MKIDカメラ• Antenna-coupled KID• Lumped element KID (LeKID)• 筑波大G作成• グルノーブル大・ニール研究所提供• ハイブリッド（Al+NbTiN）• Ti-Al 2層• 109 素子

• 144 素子

• 読み出し周波数4.7-5.2GHz• 読み出し周波数0.6-1.0 GHz

性能の比較：現時点でのoptical NEPはAntenna-coupled KIDのほうがおよそ3倍良い （野地修論2022）

NRO45m鏡搭載試験• 2018年5月 野辺山45m鏡搭載試験• MKIDの光学効率が低い• ハイブリッドMKIDの開発 （村山D論）• Siレンズと真空窓の反射防止加工の見直し• 2021年5月 野辺山45m鏡搭載試験（宮澤修論2022）• 感度向上を確認（～10倍）• 2022年3月-4月 野辺山45m鏡観測予定（銀河系HII領域）

既存望遠鏡による観測• 近傍銀河（棒渦巻銀河NGC613）
 ALMA：中心部に落ちるガスの速度と星形成活動の関係（Sato et al. 2021, 佐藤修論2021を出版）(Sato+2021)

その他の活動・業績（１）• 査読論文 19編• ALMA、NRO45mなどによる銀河の観測的研究• 研究会主催• 極地研研究集会 2022年3月14日＠極地研＋zoom“南極から遠赤外線-テラヘルツ波で探る宇宙”• 受賞• 橋本拓也助教• 令和3年度 文部科学大臣表彰若手科学者賞• 2021年度 学長表彰
• 2021年度 日本天文学会欧文研究報告論文賞

その他の活動・業績（２）• 外部資金• 久野 1件（極地研研究集会 18.9万）• 橋本 2件（卓越研究員事業 200万、研究活動スタート支援 143万）• 徂徠 1件（科研費基盤C 143万）• PIプロポーザル• 橋本拓也 ６件（ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡、ALMA、VLT、Seimei）• 教育• 博士1名、修士9名、学士7名• 広報活動• テレビ出演 1件（橋本） NHKコズミックフロント

観測装置
視野～１°

リッチークレチアン• ヘテロダイン受信機

・MKIDカメラ
８・850GHz（MKID素子試作）
・300,400,500GHz
NRO45mMKIDカメラ
開発体制立て直し• 大気の窓をカバー（450GHz, 650GHz, 800GHz, 1THz,1.3THz, 1.5THz, 1.9THz）• テラヘルツ帯用SISミクサーの開発

銀河・AGNの進化史 （cosmic noon 前後 z < 5）
THz＆極めて安定な大気 ＋ 広視野（＞１°）

感度

ATT10によるサイエンス

１．ダスト熱放射
Confusion limitによる南天全面サーベイ（< 850 GHz）
⇒ 1千万個以上の銀河を検出⇒ 銀河の星形成史、AGNの進化２．遠赤外線の微細構造線（[CII]158, [OI]145, [OIII]52/88, [NII]122/205…）⇒ 銀河の星間媒質の時間進化（電子密度、金属量、電離状態）

・サブミリ・テラヘルツ輝線による星間物質の進化過程の解明
・重力レンズ天体の観測による宇宙論パラメータの決定
・VLBI観測による巨大ブラックホールの撮像
・偏波観測による星形成過程における磁場の役割の解明

観測範囲