【本学研究者情報】

〇大学院理学研究科天文学専攻　准教授　Dragan Salak
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【概要】

宇宙では多くの星が銀河の中で誕生しますが、それらの銀河の一部は大量の塵（ちり）に覆われているため、可視光では観測できません。塵には星などが放つ光を吸収したり散乱したりする性質があるためです。このような「隠れた星形成」を理解することは、銀河がどのように成長してきたかを明らかにする上で重要な課題です。

本研究では、筑波大学を中心として計画が進められている「南極12mテラヘルツ望遠鏡（ATT12）」について、どのような観測が可能になるかを詳細に評価しました。南極内陸部は地球上で最も大気中の水蒸気量が少なく、通常は大気中の水蒸気に吸収されてしまう遠赤外線やテラヘルツ波について、地上で最も天体観測に適した場所です。

シミュレーションの結果、ATT12に搭載予定の広視野な多色撮像カメラは、宇宙誕生から10億年未満の時代に存在する遠方銀河を発見できることが分かりました。また、南天の広い空を観測することで、塵に覆われているため可視光では観測が難しい銀河を100万〜1000万個規模で発見できる可能性が示されました。さらに、ATT12に搭載が予定されているもう一つの装置である分光器は、銀河内部のガスの密度や元素組成を調べる観測が可能となることが明らかになりました。これにより、宇宙初期の銀河進化を詳しく理解できることが期待されます。

本研究は、ATT12が宇宙の星形成史や銀河進化の解明に重要な役割を果たすことを示すものです。

図１：本研究で評価した南極12mテラヘルツ望遠鏡（ATT12）の科学目標と観測の概要図 (ChatGPTを補助的に用いて作成)
　南極内陸部の高地は、大気中の水蒸気が極めて少ないため、地上で最もテラヘルツ波による天体観測に適した場所の一つである（左）。本研究では、この環境に建設を計画している南極12mテラヘルツ望遠鏡（ATT12）の観測性能を評価した。ATT12は、宇宙初期から銀河形成最盛期にかけて存在する、塵に覆われた遠方銀河（サブミリ波銀河）を主な観測対象とする（上中央）。また、宇宙の歴史の中で、宇宙初期（赤方偏移6程度）から銀河形成最盛期（赤方偏移2〜3程度）に至るまでの銀河進化を研究する（上右）。ATT12には、広視野多色撮像カメラと分光器の二つの主要観測装置が搭載される予定である（下中央）。広視野多色撮像カメラは約1平方度（満月約4個分）の広い視野を一度に観測でき、大規模サーベイによって塵に覆われた銀河を100万〜1000万個規模で発見できる可能性が示された。一方、分光器による観測では、酸素イオンが放射する [OIII] 88 μm線や炭素イオンが放射する [CII] 158 μm線などの遠赤外線輝線を測定することで、銀河内部のガス密度や元素組成などの物理状態を調べることができる。これにより、宇宙初期から銀河形成最盛期にかけて、銀河の星形成史や進化、重元素や塵の形成過程の解明が期待される（下右）。

【論文情報】

タイトル：ATT12: The Antarctic 12-m Terahertz Telescope for Studies of Dusty Galaxies. I. Instrument Sensitivity and Science Forecasts
著者： K. Wakasugi, T. Hashimoto, N. Kuno, Y. Nagai, N. Nakai, K. Mawatari, M. Seta, S. Ishii, S. Honda, M. Ito, H. Matsuo, M. Nagai, Y. Nishimura, D. Salak, K. Sorai, and H. Yajima
掲載誌：Publications of the Astronomical Society of Japan (PASJ)
DOI：10.1093/pasj/psag048

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