天体放射論II

H25年度基礎天文学観測実習
「電波望遠鏡による
分光撮像観測」
河野孝太郎、田村陽一（天文学教育研究センター）
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改訂履歴：
平成24年7月30日
平成24年8月6日
平成25年9月24日
本日のスケジュール
（2013/9/28 １４：３０～１７：００？）
 実習参加者顔合わせ
 担当教員：河野孝太郎、田村陽一
 担当チューター：泉拓磨（修士２年）
 参加：安藤亮、岡村拓、菊田智史、辰馬未沙子、藤本空
 実習概要説明
 事前講義
 電波望遠鏡とは
 電波望遠鏡を使った観測に登場する概念・用語など
 実習準備
 観測天体の検討
 必要なソフトウエア等の確認・準備
実習の概要
 国立天文台野辺山45m電波望遠鏡を用いて、
天体観測とそのデータ解析を行う。これにより、
電波望遠鏡を使った分光観測や撮像観測とはど
のようなものか理解すると共に、得られた電波ス
ペクトルおよび電波画像から得られる情報とその
物理的意味について考察する。
 実習のうち、観測とデータ解析は野辺山で行う（
2泊3日）。その前後に、三鷹で電波天文学に関
する講義と準備、また、取得したデータを使った
考察・議論を行う（各1日）
「電波望遠鏡による分光撮像」
実習のねらい
 電波望遠鏡とは？
 電波望遠鏡を使った観測の特徴は？
 電波望遠鏡を使った観測では、どのような「物
理量」を測定・取得しているのだろうか？
 得られた測定量から、どのように天体の画像が
得られるのだろうか？
 天体の画像から、どのような天文学的・物理学
的・化学的情報を得ることができるだろうか？
 得られる情報の精度・誤差は、実際の観測とは
どのように関係しているのだろうか？
実習の意義
 装置を「ブラックボックス」として使う人
 出てきた結果に何か問題があったとき、それがど
の程度「あぶない」のか正確に判断できない。
 よく理解した上で使う人
 装置性能ギリギリに挑む観測（初期宇宙の銀河
からの極めて微弱な信号を捕らえたい、ブラック
ホール近傍の極めて小さい空間構造を議論した
い、系外惑星からの小さくて微弱な信号を探した
い、などなど）
 装置の原理を理解することで、徹底的に性能を
引き出すことができる。出てきた結果の、どこまで
を信頼し、どこからを疑うべきか？が、確信をもっ
て判断できる。
具体的なターゲット
 22GHz帯にある星間分子からのスペクトル線
 アンモニア分子からの反転遷移輝線
 天の川銀河内に分布する、大質量星形成領域。
 そこに存在する星間分子雲のガス量（ガスの柱密度）や温
度を測定する。
 観測が順調であれば、大気透過度の測定の実習も途
中で行う。
観測候補天体の位置 @2013/10/13, NRO
実習スケジュール：１日目（10/12(土)）
 集合： 2013/10/12(土) 14時＠JR小海線野辺
山駅





新宿 11:02発あずさ77号松本行き
13:04 小淵沢着  13:14発小海線小諸行き
13:46 野辺山駅着（昼食は適宜済ませて下さい）
河野、泉が車で駅まで迎えに行く。
初日の夕ご飯は、観測しながら45m観測棟で  近隣
のコンビニで適宜買い物をしてから観測所へ。
 チェックイン（各自、部屋の鍵を受け取る等）
 14:30 本館から45m観測棟へ移動
実習スケジュール：１日目（10/12(土)）続き
 14:30 – 15:30 指示書作成、観測準備
 15:30 – 18:00 M17SW or W51（１回目）
※ 最初の観測の様子を見たところで、「後半夜班」は
適宜夕食を摂った後、仮眠へ
 18:00 – 20:30 W51 or DR21 （１回目）
 20:30 – 23:00 DR21 or NGC7538（１回目）
10/13(日) 「後半夜班」観測
 01:30 – 03:30 Orion-North（１回目）
 03:30 – 05:30 Orion-KL/BN（１回目）
※ 観測が終わったら適宜就寝
実習スケジュール：２日目（10/13(日)）
 午前中は就寝・自習
 12:00 NRO本館・玄関ロビーに集合。昼食（朝
食？）を外へ食べに行く。
 田村さん合流。
 13:30 – 15:30 データ解析
 15:30 – 初日と同様に観測。
 データ取得が順調な場合は、前半夜のどこかの
タイミングで、大気透過度の測定を行う。
 （10/14の05:30までには観測終了、就寝）
実習スケジュール：3日目（10/14(月)）
 午前中は就寝・自習
 12:00 NRO本館ロビーに集合。昼食（朝食？）を
外へ食べに行く。
 各自、荷物をまとめ、部屋を空けた状態で集合。
 鍵も返却する。領収書を忘れずに受け取る。
 13:30 – 16:00 データ整理、「まとめ」の発表（
10/26(土)）に向けた準備
 余裕があれば所内見学等も
 16:30 本館ロビー集合、野辺山駅へ移動・解散
 16:59 JR小海線小淵沢行き  17:30 小淵沢着
 17:41 スーパーあずさ28号新宿行き(19:36着
実習で使う「道具」
 NEWSTAR
 45m電波望遠鏡のスペクトル線データの解析ソフト。
 LINUXまたはMac-OSではjava版 NEWSTARが動く。
 http://www.nro.nao.ac.jp/~jnewstar/html/
 KARMA または ds9
 解析済みの画像の表示。FITS viewer。他の波長の画像
との比較をする際に使用。


http://www.atnf.csiro.au/computing/software/karma/
http://hea-www.harvard.edu/RD/ds9/site/Download.html
 Gnuplot
 得られたデータの表示（２次元マップ作成など）。
 PowerPointまたはkeynote
 まとめのプレゼンテーションで使用
ds９を使った中間赤外線画像（Spitzer衛星3.6μm
）と45m鏡による観測領域の図示（の例）
持ち物など
 秋の野辺山は、朝晩、零度近くまで冷えこみます。
冬用の上着等を必ず持参して下さい。
 国立天文台野辺山の共同利用宿舎に泊まります。
 タオル、バスタオル、シャンプーは備え付けアリ。
 洗濯機・乾燥機（洗剤もアリ）が利用できます。
 可能な限り各自ノートパソコン、記憶媒体（USBメモ
リ等；データを持ち帰るため）
 筆記用具、ノート
 宿泊費の領収書等、事務室（石川さん）の指示に従
って忘れずに提出して下さい。
観測に使用するアカウント =
メモ：パスワードは
i1042kk （全員共通）





________________
安藤亮：プロジェクト名 = 2013a
岡村拓：プロジェクト名 = 2013b
菊田智史：プロジェクト名 = 2013c
辰馬未沙子：プロジェクト名 = 2013d
藤本空：プロジェクト名 = 2013e
 田村陽一 2013f
 河野孝太郎 2013g
具体的な観測天体候補






M17SW
W51A (or W51D?)
DR21/W75S
NGC 7538
Orion-North
Orion-KL/BN
 いずれも、天の川銀河内にあり、電離雲(HII領
域）と巨大分子雲が存在する大質量星形成領域
。
NGC
7538
Herschel衛星による
遠赤外線（70~250μm
帯）3色合成画像
ダスト
温度[K]
Fallscheer
et al. 2013,
ApJ, 773, 102
 重い星の集団である「カシオペア座OB2 アソシエーション」に付随
するHII領域。銀河系中心と反対の方向、2.8kpcの距離にあり
、銀河系の渦状腕「ペルセウス腕」に位置する（視線速度は約 53 km/s）。巨大な分子雲（質量が20万倍の太陽質量もある）が
存在し、 HII領域NGC7538に隣接して現在でも活発に大質量星
(O型、B型星)が生まれている。
W51
Sorai et al. 2008
PASJ, 60, 1285
 天の川銀河の中で最も明る
い大質量星形成領域の一つ
。W51A, B, C, Dの4つの
分子雲からなることが分かっ
ている。
 特に、W51の中で最も明る
いHII領域複合体である
G49.5-04領域は、さらに年
齢の異なる4つの領域に分
かれており、複数の分子雲
の衝突が星形成を引き起こ
しているとの説も提唱されて
いる。
Parsons et al.
2012, MNRAS,
424, 1658
JCMT15m
望遠鏡による
CO(3-2)map
DR21/W75S
 はくちょう座方向にあり、分子雲
やダストが多く存在する。
 距離 1.7kpcにあり、視線速度
は-3km/s。
 この領域の中心には、「超コンパ
クトHII領域」である DR 21
があり、さらにその北には
DR21より若く比較的活発な星
形成領域 DR21(OH) がある。
 埋もれた赤外線源  まだ光り
だしていない若い星が多数存在
していることを示している。
Kumar et al. 2007, MNRAS, 374, 54
Spitzer衛星による
中間赤外線（3~8μm帯）
3色合成画像+SCUBA
カメラによる850μm
画像（等高線）
赤緯
M17SW
Spitzer衛星による
中間赤外線（3~8μm帯）
3色合成画像
Busquet et al.
2013, ApJ, 764, L26
など
赤経
 M17SWは、距離約2.1kpcにある、大質量星形成領域である
。明るいHII領域 M17の南西側にあり、赤外線でみて暗い、
赤外線暗黒星雲（Infrared dark clouds; IRDC）が存在す
ることでも知られている。また、星の初期質量関数が、M17
HII領域と比較して顕著に異なっていることが報告されている。
このことから、M17SWは、まだ進化段階の若い、これから多
量の大質量星が生まれようとしている場所ではないかと考えら
れており、更なる研究が進められている。
赤緯
Orion分子雲
 距離が400pcと近いた
め、大質量星がその周
囲の星間物質に与える
影響（温度変化等）を
詳しく調べることができ
る。
 過去の観測から、以下
の２領域はアンモニア
分子が豊富：
 Orion-KL/BN
 Orion-North
Shimajiri et al. 2011,
PASJ, 63, 105
赤経
図：Orion-KL領域を含む、OrionA分子雲を、色々な波長でみた画像。(a) AzTEC/ASTE
による1.1mm連続波。(b) 115GHz帯にあるCO分子の輝線のピーク輝度温度分布。(c)
近赤外線(1~2μ帯）での3色合成画像。(d) 中間赤外線（8μm）での画像。

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