Post on 22-Feb-2016
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SKA: Square Kilometer Array鹿児島大学 中西裕之
NRO Users Meeting
• 集光面積 1km 級の巨大電波干渉計– 10 ヶ国が国として推進– 興味がある研究者は 20 ヶ国以上
• 周波数: 50MHz から 10GHz• アンテナ総数: 15m 鏡 3000 台 Aperture Array• 最大基線長 : 3000km• 建設地: オーストラリア (low-SKA) および南アフリカ (mid-SKA)• 特徴
– 高感度– 高分解能– 広視野– 広帯域
SKA完成予想図高感度
、高分解能、
広視野、広帯
域の
長波長大陸望
遠鏡
SKA 概要
SKA の仕様: SKA1 (Phase 1)
• 最終的な SKA 仕様の 10% 程度の規模の段階。• コンセプト デザインは SKA
Memo 125 に記載。 Baseline Design は右表
• SKA1 のサイエンスとしての2つが最重要課題として取り上げられることとなった1. 暗黒時代から現在までの HIの歴史解明2. パルサーによる重力波検出
SKA の仕様: SKA2 (Phase 2)
パラメーター 詳細 周波数範囲 70MHz ~ 10GHz 感度 5 000 m²/K ( 毎分 400 μJy) 視野 200 平方度( 70~300MHz )、 1-200 平方度( 0.3~1GHz )、 最大 1 平方度( 1~10GHz ) 角度分解能 <0.1 秒角 帯域幅(同時観測) バンド中心 ± 50% スペクトル ( 周波数 ) チャンネル 16 384 毎バンド 毎基線長 偏光精度 10 000:1 合成ダイナミック・レンジ画像 >1 000 000
最終的な SKA 。最終的な詳細な仕様は今後の技術開発、サイエンス要求によって左右される。
SKA計画の誕生から現在1991 年 SKA は VLA では十分な感度が足りない 21cm 線の高分解能観 測を達成するとして Hydrogen Array という名称で紹介 1993 年 URSI においてワー キンググループ結成2000 年 ISSC 組織2007 年 SPDO および SSEC 設立2012 年 SPO 設立、現在に至る
HI観測の現状
Nakanishi et al. (2005)
CO vs. optical CO vs Hα
CO vs HIHI分解能 >10”可視、ミリ波 <1”
配列 A B C D最高基線長 (km) 36.4 11.4 3.4 1.03
角度分解能 (”) 1.4 3.9 12.5 44.0
感度 (mJy/beam) (K)
1.4 (1 時間積分 )430 55 5.4 0.4
速度分解能 (km/s) 49kHz=10km/s
VLA による観測
VLA SKAFoV 29’x29’ 48’x48’
積分時間 29yrs 6 days
VLA vs. SKA (1.4” 分解能、 rms 1K 達成) 必要な感度 (face-on 銀河の場合 ) 1Mo/pc2=1.3×1020H/cm2=68 K km/s ( HI ディスク半径の基準にされる値)速度分散:~ 10km/s →1ch あたりの輝度温度~ 7K → 必要な rms :~ 1K ( S/N ~ 5の場合)
VLA exposure calculato で計算 SKA アンテナ 3000 台は 1080 VLA アンテナ 1080 台に相当
SKA で狙うテーマ5つの大テーマ 宇宙における生命
• 塵から微惑星へ• 有機分子探査
宇宙暗黒時代• 晴れ上がりと再電離の間の歴史• 大規模構造形成の直接観測
宇宙磁場• 銀河磁場の起源と進化• 宇宙大規模磁場の構造と起源• 星間磁場の星形成等への影響
重力理論• パルサー群を用いた重力波望遠鏡• 強重力場下での物理学の検証
銀河進化• 銀河・銀河間の HIガス分布• 銀河の成長
• SWG を中心としたサイエンス推進– 宇宙磁場
• 豪・独との国際共同研究( 2 名長期派遣)• VLA アーカイブデータによる研究、 VLA 観測提案
– High-z 、宇宙論• 蘭との LOFAR についての国際共同研究(3名長期派遣)
– 位置天文• 豪との国際共同研究(1名長期派遣)
– パルサー、 AGN 、星間物理 等• 基礎開発推進
– ROACH による電波分光計• 英国との国際共同研究(1名長期派遣)
– ソフトウエア開発• ASKAP/POSSUM用 Faraday Tomography 解析ソフト開発
– LOFAR の Calibration 前景除去– フィード開発
日本における取り組み
SKAの重要性
• 波長横断 X 線、可視、赤外、ミリ波に加えセンチ波• 汎用性
VLBI並の高分解能から広視野観測 熱的、非熱的放射問わず– 放射:シンクロトロン、 free-free 、 21cm 、 OH ・・・– 対象: ISM 、磁場、パルサー、高エネルギー・・・
• センチ波メートル波装置の技術的ノウハウ
日本の選択肢
• 波長 特定波長に集中強化か?波長横断か?• 汎用性 目的指向型か?サイエンス多様性か?