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？