VLBI懇談会シンポジウム
2019/11/23-24 @ 大妻女子大

大学VLBI連携の現状報告と将来計画
藤沢健太（山口大学）

 ６大学＋研究機関の共同研究
 国立天文台 (VERA) 茨城、筑波、岐阜、大阪府立、山口、鹿児島
 JAXA, NICT

 観測網
 11 望遠鏡 (11m ~ 64m)
 イメージング観測では６台程度

 Baseline 50 - 2500 km
 Frequency 6.7/8/22 GHz 検出感度 (8 GHz, 2 Gbps) 3 mJy

 運用、望遠鏡の現状200hr/yr, 30 observations/yr
 苫小牧 11m (北大) stopped at 2016 March つくば 32m (GSI) stopped at 2017 January

 鹿島 34m (NICT) stopped at 2019 September

Japanese VLBI Network (JVN)2018 – 2019の研究活動のポイント
 EAVNへの参加: 茨城 & 山口
 高萩 32m (茨城) 22 GHzでの参加
 C-band 試験観測を実施、データ解析中 茨城と山口がEAVNのC-band観測に参加予定（2020B～）

 茨城 – 山口 – 鹿島観測
 高感度、特に輝度温度感度、非画像観測 多数の天体のサーベイ

茨城 – 山口– 鹿島観測
 検出特化VLBI 茨城-山口-鹿島
 非画像、検出観測 32/34mの高感度
 a few mJy @ 6/8 GHz
 Tb ~ 104 K

 異なる基線長
 天体サイズ / 輝度の測定

 長大な観測時間
 200~300 hr/yr (1000 hr 程度を目指す)
 相関処理を大学で行う

多様な天体種について圧倒的なVLBI観測デー
タベースの構築

JVN 観測2018年 10月 – 2019年 9月
band# of obs.

Obs. time (hr)C-band42130

X-band50268Sum92398

 画像観測 メタノール・メーザの運動観測
 EAVN試験観測 茨城 – 山口– 鹿島観測 High-z AGN (古谷) 極超コンパクトHII領域 (小倉、元木) 銀河面コンパクト天体
 フレア星茨城-鹿島観測

極超コンパクトHII領域の探査(Motogi & Ogura) 形成直後の最も早い段階にあるコンパ
クトHII領域を検出する
 熱的放射をする天体（Tb ~ 104-5 K）に対するVLBIサーベイ観測 茨城 – 鹿島
 662 天体を対象とする（from CORNISH）
 390 天体の観測を実施

Target distribution

多数の天体を検出！
Flux density of the targets

茨城-山口観測

ガンマ線放射AGNの探査（Niinuma, Fujimoto）
 フェルミガンマ線カタログの未同定天体近傍のAGNサーベイ
 ガンマ線の放射機構の研究に貢献

 観測計画
 > 1000 天体を２年間でサーベイ (2019 – 2020) 茨城 – 山口 X-band• 先行研究• Fujinaga, Niinuma et al.
(2016) PASJ, 68, 70• 845天体について観測を実施（山口－つくば）• 28個の新ガンマ線AGN候補を発見 (→)

JVN望遠鏡による単一鏡／短基線干渉計観測
 6.7 GHzメタノール・メーザ
 世界最大規模・長期間モニター観測 茨城局・茨城大学

 フレア星HR1099 (RS CVn型連星)
 日立－高萩２素子干渉計、茨城－山口VLBIによる観測
 Ｘ線／光学観測との同時モニター観測 中央大学との共同研究

 X線連星GRS1915+105
 山口干渉計によるモニター観測 X線、赤外線との連携観測 MAXI/東工大、広島大との共同研究

A serendipitous result

降着バーストの発見：
G358.93-00.03
The Astronomer's Telegram, No. 12446,January 2019

 大質量星形成領域G358.93-00.03の6.7 GHzメタノール・メーザの急激な増光 Sugiyama, K., Saito, Y., Yonekura, Y.,
Momose, M., Atel 12446
 世界的フォローアップ観測を誘い起こした 大質量星形成時のガス降着機構解明に貢献

X線連星GRS 1915+105のモニター観測
X線 (MAXI)、電波 （山口干渉計）：山口大学

0.716

 結果
 静穏期の電波放射を検出、フラックス密度 ~5mJy
 X線フレアが発生（5月）、直後にYI観測を実施、電波でも~100mJyのフレアを検出
 電波の強度変動時間ス
ケール～30分
 X線が静穏に戻っても、電波活動性が続いている

122-20 keV [ph/s/cm 2]

 山口干渉計 8 GHz (8192-8704 MHz) 感度~5 mJy (5sigma)
 期間 2019年2月～●2-20keV[ph/s/cm2]
MAXI8.448 GHz [Jy]
● YI

0.6
Radio activity
continues while X-ray
becomea quiet

108642

Radio flare after
X-ray flare

0.2
0.1

Detection at ~5mJy !

58550

58600

0.4
0.3

0585000.558650

58700

058750

MJD

98.448 GHz [Jy]

 観測

14

国立天文台Ａプロジェクトとして再出発
目的 大学が主体となり、大質量原始星および高エネルギー天体を対象とした時間領域ＶＬＢＩ天文学を開拓する
研究課題
1.

大質量原始星の時間領域VLBI天文学を開拓
 6.7 GHzメタノールメーザーの周期性＋理論モデル
 核融合開始直後に形成されるHII領域の熱的放射をVLBI観測→ 原始星の構造・ガス降着率、核融合開始直後の物理状態を研究

2.

高エネルギー天体現象の時間領域VLBI天文学開拓
 Cherenkov Telescope Array (CTA)の観測に対応した高エネルギー天体の研究→ 超高エネルギーガンマ線の放射領域の特定、放射機構の解明

研究手法 （３か年計画で実施）(1) 大学VLBI連携観測網の32mクラスの望遠鏡で構成する少数基線観測(2) 東アジアVLBI観測網（JVNもその一部）を用いた画像観測現在の日本のVLBI天文学
 VERA：アストロメトリ特化、銀河系動力学・星の研究 アストロメトリ・年周視差・銀河系内力学
 両偏波・円偏波 EAVN：国際連携による汎用VLBI観測網、AGN・星の研究 研究成果はこれから
 野辺山45mの参加

 JVN：大学の連携観測網（汎用）、メタノールメーザ・AGN
 メタノールメーザの研究、「大学連携」という研究方法
 Ａプロジェクト・時間領域VLBIとして目的を明確化

 EHT：国際協力によるAGN研究観測網
 ブラックホール・イメージング
 多天体、ジェット形成

 気球VLBI 基礎研究中 SKA：低周波数・高感度・新サイエンス観測網、再電離・パルサー これから建設国内VLBI→スペースVLBI→VERA→JVN/EAVN/EHT→次の我々の研究計画は？
1990

1997-2004

2000~2020

2005-

2020-

大学VLBI連携の将来計画（案）
時間領域VLBI天文学
茨城－山口を核とする研究
VERA望遠鏡・EAVNとの連携イメージング
6/8/22 GHz

VERA/KaVA/EAVN

野辺山45m – 22/43/86GHz(230GHz)
メーザ・AGN

既存望遠鏡を活用した研究・望遠鏡の性能に適合した研究（～１０年後） 我々が開拓すべきサイエンスは何か 研究領域の未開拓さ・豊かさ
 研究体制・これまでの研究資産
 研究を推進する人の興味と能力
 技術的制約・予算的制約
 国際協力と独自性

案：
トランジェント望遠鏡
スペースVERA

新しい天文学を開拓するための新望遠鏡（３年後～）

トランジェント望遠鏡
FRBを１日に100発検出し、位置を10 masで決定する
項目値

特記事項

視野1 sr

全天の1/10

分解能（位置決定精度）

10 mas

距離1 Gpcで50 pcに相当

時間分解能

1 nsec

ナノショットをとらえる

感度

Parkes 64m と同等

FRBを高感度で観測

広視野高時空間分解能①受信モジュール、②アレイ・多ビーム化、③VLBI化、という３ステップで構築

① 受信モジュール
価格 4万円
電力 5Wで動作
入出力
光ファイバ１本で全部兼用
入力：10MHz, 1PPS
出力：10GbE
電源線１本

25cm

25cm
ビームサイズ～ 1 radアナログ部
F = 1.0-1.5 GHz
Tsys = 30 K
常温アンプ
2偏波
ゲイン 90dB

デジタル部
フィルタ、サンプラ、フォーマッタ
1Gsample/sec, 4bit, 2polarization
合計 8Gbps/モジュール

② アレイ望遠鏡

256列（64m）

256列（64m）

 アレイ望遠鏡構築
 256×256 = 65536個のモジュールを並べる
 64m×64mでParkesよりやや大きい
 消費電力 330kW

③ 望遠鏡を３か所に配置
 VLBI観測網化
 数百km以上離れた適当な３か所
 たとえば水沢、茨城、野辺山
水沢 基線長200-400km

 ネットワークで結合

野辺山

茨城

VLBIの将来計画（案）
時間領域VLBI天文学
茨城－山口を核とする研究
VERA望遠鏡・EAVNとの連携イメージング
6/8/22 GHz

VERA/KaVA/EAVN

野辺山45m – 22/43/86GHz(230GHz)
メーザ・AGN

EHT/EAVN
国際連携

既存望遠鏡を活用した研究・望遠鏡の性能に適合した研究（～１０年後） 我々が開拓すべきサイエンスは何か 研究領域の未開拓さ・豊かさ
 研究体制・これまでの研究資産
 研究を推進する人の興味と能力
 技術的制約・予算的制約
 国際協力と独自性

次期計画？

新しい天文学を開拓するための新望遠鏡（３年後～）