日本惑星科学会誌 Vol. 22, No. 4, 2013

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「ALMAを利用した太陽系天体観測セミナー」
開催報告
佐川 英夫 ，中川 広務 ，前澤 裕之
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1. はじめに：開催の背景
南米チリのアタカマ高地（標高 5000 m）に建設中のア タ カ マ 大 型 ミ リ 波 サ ブ ミ リ 波 干 渉 計 ALMA
（Atacama Large Millimeter/submillimeter Array）
が初期科学運用を開始してから二年が経つ．干渉計を構成する電波望遠鏡（アンテナ）が最終的な本格運用のおよそ 4 分の 1 の台数という状況でのスタートではあったが，その段階においてすら，ALMA の観測感度は既存のサブミリ波干渉計（ハワイ SMA）の 20 倍以上を達成していた．その後 ALMA 施設の建設も着実な発

図1： 研究会の様子．

展を見せており，それにともなって，ALMA の観測性能は既存の電波天文学の常識を覆す域に達しつつあ体的な議論も行っている．以下では今年 4 月および 10る．

月に開催された研究会に関して，講演内容の紹介を行ALMA の秀でた観測性能を最大限に活用していくう．

ため，また，異分野の研究者でも ALMA を利用できるように，国立天文台チリ観測所では ALMA ワーク

2. 講演内容の紹介

ショップの公募を毎年行っている．本研究会「ALMA初期科学運用における太陽系天体観測」もその活動の表 1 に今年度の研究会アジェンダを示した．開催会一環であり，昨年度より年二回のペースで研究会を開

場の情報通信研究機構を中継し，TV 会議接続を利用催している．本研究会では，ALMA を利用することして遠隔地（東北大学や大阪府立大学，神戸大学，福で太陽系惑星科学にどういった新規サイエンスが拓け岡大学など）からも複数の参加者があった．

るのかという視点で，異なる研究フィールド（惑星大気研究，固体表層環境研究，プラズマ圏研究，太陽系2.1

セッション1

形成理論研究など）に跨る惑星科学研究者間での情報第一回，第二回の研究会どちらも，国立天文台の交換を行うことを会の趣旨とした．また，応募予定のALMA 東アジア地域センター（EA-ARC）から ALMA観測提案書の完成度を如何に高めていくかといった具の観測性能に精通している関係者に研究会への参加を依頼した．実際の ALMA の運用状況や観測性能に加え，

1. 情報通信研究機構
2. 東北大学
3. 大阪府立大学
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電波干渉計の観測原理の概要に関しても講演があった．
とくに後者の説明は，干渉計観測には馴染みが無いが潜在的に ALMA を利用する可能性が在るという人達

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表1：「ALMA初期科学運用における太陽系天体観測」平成25年度会合内容．第一回と第二回の会合プログラムをセッション毎にまとめ，整理したものを示す．

開催日：第一回 4月22日，第二回 10月28日
セッション１ [ALMAステータスレポート]●Cycle-0, Cycle-1 におけるALMA運用実施状況●Cycle-1における観測提案の統計●

Cycle-2におけるALMA観測性能，ACAの紹介

西合 一矢，秋山 永治（国立天文台チリ観測所EA-ARC）

セッション2 [Cycle-0，Cycle-1での観測]●

Cycle-1で採択された太陽系天体観測の紹介およびデータアーカイブの利用
佐川 英夫（情報通信研究機構）●

Cycle-0で取得されたデータ解析の紹介：近傍銀河観測プロジェクト

中島拓（名古屋大学）

セッション3 [Cycle-2 への観測提案に向けて]●

惑星大気GCM 研究から期待される地上観測の展開

黒田 剛史（東北大学）●

太陽系天体の電波観測への期待 〜氷衛星のサイエンス〜

関根 康人（東京大学）●

火星大気の上下結合過程が大気散逸に及ぼす影響●

エンセラダスプリューム：カッシーニ探査による知見とALMAでの観測可能性検討
関根 康人（東京大学），兒玉 賢哉（東京大学）●

木星衛星における酸素同位体比観測に関するブレインストーミング
佐川 英夫（情報通信研究機構），関根 康人（東京大学）

中川 広務（東北大学），ほか

セッション4 [総合議論]にとって非常に重要である．先ずは ALMA の運用状

秋山氏からは ALMA の次期観測サイクルである

況や観測提案書審査に関する報告が行われた（西合氏）．

Cycle-2 の観測提案募集に関して詳細な説明があった．

ALMA Early Science Cycle-0 および Cycle-1 という過Cycle-2 は 2014 年 6 月から 2015 年 10 月までのおよそ 1

去二度の観測提案募集に際しては，世界中の研究者か年半におよぶ観測実施期間となる（観測提案の募集締

らそれぞれ 1000 件前後もの観測提案が応募され，そめ切りは日本時間で 2013 年 12 月 6 日）．前回までの観の中から優先度が高いと評価された観測提案が実施さ測サイクルからは ALMA の観測性能としても更なるれている．観測提案は，観測代表者の所属に従って，性能のバージョンアップがあり，特に二つの観測周波

欧州，北米，東アジア，そしてチリという地域別の窓数帯（バ ン ド 4：125 – 163 GHz, バ ン ド 8：385 – 500

口に応募される．興味深いのは，どの地域からどれだGHz）が新たに実現されたことは本稿でも特記しておけ の 観 測 提 案 が 出 さ れ， そ の う ち 何 件 が“Highestきたい．これにより 84 GHz から 720 GHz まで，広いPriority”として採択されたのかといった，観測提案の周波数帯が観測に利用できることとなる．高い方二つ審査に関する統計情報がかなり詳しく公開されているの観測周波数バンドを除けば，口径 12 m のアンテナ点である．これにより，地域枠ごとでの採択率の差な34 台を最大で 1.5 km の基線長に達する大規模配列上ども見ることが出来る．東アジア枠は，欧州や北米枠に配置することが出来る．300 GHz 帯での観測を例にと比較して競争倍率において有利な状況となっている．と る と， そ の 最 高 空 間 分 解 能 は 0.12 秒 角 と な る．

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Cycle-2 における科学運用時間は 2000 時間程度と想定観測が実行されても，一年後にはデータが一般公開さされている．この中には，Cycle-1 で採択されたにもれるので，データ解析および論文化を短期間に進めら関わらず期間内に観測が実施できず，Cycle-2 に移行れるように予めよく準備しておくことが重要であろう．

されてくる提案も含まれる予定である．

2.2

セッション2

2.3

セッション3

このセッションでは，ALMA に期待される太陽系冒頭にも述べたが，ALMA は既に Cycle-0 および惑星科学の話題が講演されている．サブミリ波帯観測

Cycle-1 という初期科学運用を実施している．それらの特徴でもある大気微量成分の観測や高い周波数分解の観測サイクルでどういった太陽系天体の観測提案が能を活かした温度・風速分布情報の導出を通して惑星採択されたのかに関して紹介が行われた（佐川）．現在の大気循環を理解しようという講演（黒田氏）
や，探査までに観測提案が採択されている太陽系天体は，金星機による惑星プラズマ圏の観測に ALMA による地上（C-0, 1），土星（C-0），イオ（C-0, 1），タイタン（C-0, 1）， 観測を連携させて，超高層大気の上下間結合を観測的
海 王 星（C-1）， 彗 星 Elenin（C-0）， 彗 星 Pan-STARRSに制約していくという講演（中川）が行われた．本稿で（C-1）に限られている（天体名の後ろの C-0,1 はそれぞ

は，関根氏らから提供されたエンセラダス観測の話題れ Cycle-0, -1 での採択を示す）．こうした観測データに関して紹介をしたい．

が観測提案者に専有される期間は，データが観測提案土星衛星エンセラダスの南極付近から噴出するプリ者に配布されてから一年間であり，その後は ALMA

ュームの組成を明らかにすることは，太陽系の形成をデータアーカイブを通して一般の利用者に公開されて理解するうえでも，また，太陽系におけるハビタビリいる．その公開データには，観測生データに加えて，ティを議論するうえでも非常に重要な研究課題である．

ALMA 地域センターで観測天体画像の復元までデー

エンセラダスプリュームの組成は，近年カッシーニ探タ解析処理を行ったサイエンスデータも公開されてい査機によるサンプリング計測によって調べられてはいる．つまり，電波干渉計のデータ処理（キャリブレーるが，計測測器の質量分解能の問題やサンプリング時ションやデコンボルーション）の経験が無い利用者での大きな相対速度によってサンプルが熱分解しているも，ある一定のレベルに達した電波画像を直ぐに取得など，問題点を抱えているのも事実である [1]．そこで，することが出来る仕組みになっている．こうしたアープリュームの組成を ALMA からリモートセンシングカイブを積極的に利用していきたい．

できないだろうかというのが関根氏らの提案であった．

Cycle-0 で観測された土星データに関しては本稿執Cycle-2 における ALMA の最高空間分解能は 0.1 秒角

筆時の段階で既にデータアーカイブで公開されており， 前後に達する．この分解能は，地球から観た場合のエそれを見れば ALMA による太陽系惑星観測の質を実ンセラダスプリュームの広がり（〜0.05 秒角）とそこま感することが出来る．アーカイブデータには土星大気で大きくは掛け離れていない．逆に言えば，ALMA中の CO の観測結果も含まれており，土星ディスクの以外の地上観測施設を利用してのエンセラダスプリュ周縁部分に CO のスペクトルが高感度で観測されていーム観測は限り無く難しいとも言える．ミリ波・サブる．

ミリ波帯には，プリュームのソースであるエンセラダ

中島氏からは Cycle-0 での近傍銀河観測プロジェク

ス内部海の情報を制約するために重要と考えられていトの実データ解析例が報告され，ALMA での観測実る HCN, CO, NH3, CH3OH などのラインが多数存在す

施からデータ取得，そして画像復元のデータ解析までる．果たして Cycle-2 における ALMA の観測感度で上の流れが具体的に紹介された．印象的であったのは，記分子が検出できるのか？兒玉氏からはこの点に関す一つの ALMA 観測提案から既に 8 本ものジャーナル

る初期検討の結果が紹介された．プリューム内の分子論 文 が 準 備 さ れ つ つ あ る こ と で あ る． こ れ に は，の存在量や温度，そして ALMA の空間分解能に対すALMA データの威力もさることながら，データ解析

るプリュームの空間分布（深宇宙やエンセラダス本体を行う研究体制を上手く機能させることの重要性を認の放射も同時に観ることになる）など，いくつかの仮識させられた．折角 ALMA に観測提案が採択されて定を置いたうえでの見積もりではあるが，HCN に関■2013遊星人Vol22-4_製版.indd282

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しては十分に現実的な観測積分時間で有意な信号が得283を持って待ちたい．

られることが示された．今後，より現実的な感度計算最後になるが，旅費援助を含めて研究会開催のサポが行われるが，地上からエンセラダスのプリュームをートをして頂いた国立天文台，同チリ観測所および観測できる（か も し れ な い ）と い う の は， ま さ に

EA-ARC の方々，そして，研究会を盛り上げてくれ

ALMA ならではのサイエンスではないかと感じられた参加者の方々に研究会世話人として謝辞を述べたい．

た．

2.4 セッション4
総合議論の場では，参加者からの様々な視点で，参考文献[1] 関根康人, ほか, 2012, 遊星人 21, 229.

ALMA を利用した太陽系科学に関する議論が行われた．主な話題を以下に紹介する．
◦ALMA とのシナジー観測も見据え，東北大学惑星研究グループなどが現在ハワイハレアカラに建設中の赤外望遠鏡を利用した他波長間観測の展開や，大阪府立大学（前澤）などが野辺山で開発運用を行っている惑星中層大気監視専用 10 m ミリ
波 望 遠 鏡 SPART に よ る 長 期 モ ニ タ リ ン グ とALMA によるスナップショット的観測を連携させるなどといった観測アプローチも検討されており，期待がかかる．

◦

数値モデリングや理論研究者との共同研究によって，ALMA を利用した新規観測テーマを見いだしていきたい．また，日本が今後行っていく太陽系探査ミッションに ALMA 観測も効果的に関連させられるであろう．例えば，ALMA で木星やガリレオ衛星を観測することは，木星圏探査ミッション JUICE の開発にも大きく貢献する．

3. 結びと謝辞
以上，二度の研究会の開催内容を駆け足で報告した．
冒頭で述べた，「異なる研究分野に跨る惑星研究者でALMA 時代の太陽系惑星観測を議論していく」という会合趣旨は達成できたと思われる．こうした試みが成功したのは，太陽系惑星科学に対して ALMA が高い有効性を保持しているからに他ならない．この研究会開催（あるいは本記事）を通して，これまで以上に多くの惑星科学研究者に ALMA への新たな関心を持って貰うことが出来れば幸いである．現時点では Cycle-0,-1 の ALMA 太陽系観測データを利用したジャーナル
論文は出版されていないが，それも時間の問題だと思われる．どういった成果が出てくるのか，大きな期待■2013遊星人Vol22-4_製版.indd283

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