【研究分野】天文学

【研究領域課題番号】21244014 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

電波天文学 / サブミリ波 / テラヘルツ波 / 星形成 / 超伝導 / 星間化学

【研究成果の概要】

超伝導ホットエレクトロン・ボロメータ(HEB)ミクサは、テラヘルツ帯における高感度ヘテロタイン検出素子として、世界的に活発な開発・研究が展開されている。これまで、拡散冷却型と格子冷却型の2つが提案され、それぞれに別な超伝導物質を用いた開発が進められてきた。なかでも、NbNを超伝導物質に用いた格子冷却型HEBミクサが一定の成功を収めており、Herschel宇宙望遠鏡などでの応用が始まりつつある。しかし、その性能はサブミリ波帯のSISミクサと比べて、感度の点でも中間周波帯域の点でも改善の余地が依然として残されている。我々は、NbTiNを用いたHEBミクサの開発過程において、格子冷却と拡散冷却の両方を利用する複合冷却が可能であり、性能の向上に極めて有効であることを見出した。本研究の目的は、複合冷却という新しい方式によるHEBミクサの開発を集中的に進め、0.8-1.5THz帯において世界最高性能の実用的HEBミクサ受信機を実現することにある。
平成21年4月に交付内定を受け、直ちに研究計画実施の準備を進めた。超伝導HEBミクサを製作するために必要な製膜装置において、冷却水供給装置の容量が不十分であることが判明したため、新たな冷却水供給装置を導入した。また、HEBミクサ素子の製作に必要な物品の購入を行うとともに、高額物品導入のための調査を開始した。ところが、平成21年5月に、代表者が申請していた科学研究費補助金(基盤研究(S))の内定を受け、本研究計画はそのまま基盤研究(S)に引継ぎ、終了することになった。従って、本研究による研究実施はわずか1ヶ月である。そのため、まとまった成果はないが、基盤研究(S)の下支えとなった。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2009

【配分額】23,140千円 (直接経費: 17,800千円、間接経費: 5,340千円)

【研究分野】天文学

【研究領域課題番号】11304010 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

テラヘルツ / サブミリ波 / 星間分子雲 / 銀河系 / 電波望遠鏡 / 中性炭素原子 / 超伝導 / 電波天文学 / 中世炭素原子 / 星間化学

【研究成果の概要】

本研究では、富士山頂サブミリ波望遠鏡を用いて中性炭素原子のサブミリ波輝線の広域観測を実現するために、超伝導受信機の低雑音化をすすめた。その結果、492GHz帯で受信機雑音温度120K(DSB)を実現した。また、809GHz帯の受信機の開発にも成功しNbを用いたものとしては世界最高レベルの580(DSB)を実現した。その上でこれらの受信機を富士山頂サブミリ波望遠鏡に搭載して観測を行なった。
本研究によって、牡牛座分子雲、オリオン座分子雲など代表的近傍星間分子雲について中性炭素原子のサブミリ波スペクトル線(492GHz)の広域分布がかってない規模で明らかになった。また、中性炭素原子のもう一つのサブミリ波スペクトル線(809GHz)についても、オリオンKL, DR21などの代表的星形成領域においてそのスペクトルの分布を初めて明らかにした。これらにより、星間分子雲における中性炭素原子の起源が単に光解離領域によるのではなく、星間分子雲の形成、進化に深く関連していることがはじめて観測的に示された。これは、物質的な視点から星間分子雲の進化を捉える新しい方法論を提示したものと言える。
本研究は平成11年度から14年度の4年計画で立案されたが、予想よりも順調に進めることができた。そこで、最終年度前年度の平成14年に基盤研究(A)「テラヘルツ・ヘテロダインセンシングで探る銀河系星間ガスの相変化」を申請し、採択された。そのため、本研究は平成13年度をもって終了した。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】1999 - 2001

【配分額】33,960千円 (直接経費: 33,000千円、間接経費: 960千円)