共同研究報告書
| 研究区分 | 一般研究 |
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研究課題 |
グリーンランド氷床からの超広視野サブミリ波宇宙探査観測の実現 |
| 新規・継続の別 | 継続（R02年度から） |
| 研究代表者／所属 | 国立天文台 先端技術センター |
| 研究代表者／職名 | 助教 |
| 研究代表者／氏名 | 大島泰 |
| 研究分担者／氏名／所属／職名 | |||
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氏 名
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所 属
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職 名
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1 |
竹腰達哉 | 北見工業大学 | 准教授 |
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2 |
宇野慎介 | 北見工業大学 | 基礎科学特別研究員 |
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3 |
中坪俊一 | 宇宙航空研究開発機構 宇宙科学研究所 | 主幹研究開発員 |
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4 |
木村勇気 | 北大低温研 | |
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5 |
藤田和之 | 北大低温研 | |
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6 |
森章一 | 北大低温研 | |
| 研究目的 | ミリ波サブミリ波帯の広視野撮像観測は、運動学的スニヤエフ・ゼルドビッチ効果を用いた銀河団の運動状態の推定に重要であり、宇宙最大の天体である銀河団の動的な進化過程の解明を可能にする。我々は、直径12mのサブミリ波望遠鏡、グリーンランド望遠鏡(GLT)に、多色サブミリ波カメラ(GLTCAM)を設置し、銀河団サーベイを行うことを目指している。そこで、130-720 GHzの大気の窓を3色以上で同時撮像観測が可能なカメラを開発し、多色サブミリ波サーベイを世界に先駆けて実現することを目的とする。 |
| 研究内容・成果 | 2025年度においては、グリーンランド望遠鏡（GLT）への搭載に向けたクライオスタットおよび冷却システムの設計・調達を進めるとともに、望遠鏡サイトにおける搭載検討を行った。以下に主な成果を示す。 1.GLTCAMクライオスタットの詳細設計 GLTCAM用クライオスタットの詳細設計を進め、図1に示す、150 mKまで冷却可能な極低温冷凍機と、2 Kまで冷却するパルスチューブ冷凍機を、限られたスペース内にコンパクトに収納可能なクライオスタットを設計した。本設計により、極低温検出器の運用に必要な冷却性能を達成しつつ、望遠鏡搭載に適したシステムを実現した。 2.グリーンランド望遠鏡サイトにおける搭載検討 大島および竹腰は、10月末から11月上旬にかけて、グリーンランドのPituffikにあるGLTサイトを訪問し、GLTCAM搭載に向けた冷却システムおよび光学系の搭載方法について現地確認を行った。冷却システムについては、空冷式コンプレッサーの搭載実績があり、搭載場所および配管を含む十分な設置スペースが確保されていることを確認した。 また光学系については、既存のヘテロダイン受信機との同時観測を可能にする新たな光学ポートが導入されており、このポートを利用した場合はおよそ15分角程度の視野が取れることが分かった。本研究での科学観測には十分な視野であり、これに適合する新たな光学デザインを検討する必要がある。 GLTサイトでの現地作業や長期滞在に必要なインフラについては、すでに十分な整備がなされており、搭載に向けて土台が整っていることが確認できた。今後、搭載に向けた検討を加速したい。一方で、カメラに必須なスキャン観測モードの確立がGLTの運用における課題として見つかり、急ぎ検討を進める必要があることが分かった。 2026年度においては、搭載用クライオスタットの本製作および冷却試験を進めるとともに、バンドパスフィルターを含む超伝導検出器アレイの製作と、その性能評価に必要な実験室評価を実施する予定である。また、光学系についても設計更新を行った上で製作に着手したいと考えている。 |
| 成果となる論文・学会発表等 |
"GLTCAM: Concept of Multi-color Millimeter and Submillimeter Camera for the Greenland Telescope"， Shuhei Inoue， et al.， Low Temperature Detectors (LTD) 2025， P2031， Santa Fe， June 2025 (Proceeding paper submitted to IEEE Transactions on Applied Superconductivity) |