日韓合同電波望遠鏡群で探る巨大ブラックホールジェット 〜見えてきた「超光速噴出流」の現場〜

日韓合同VLBI観測網: The KVN and VERA Array

 

図3:日韓合同VLBI観測網(KaVA)。(上図)KaVAの望遠鏡配置図。(下図)各局の電波望遠鏡写真。左からヨンセイ局(ソウル)、ウルサン局、タムナ局(済州)、水沢局、入来局、小笠原局、石垣局。(クレジット:国立天文台/韓国天文宇宙科学研究院)

そこで研究チームは今回、「日韓合同VLBI観測網(通称KaVA)」を用いてこの問題に取り組みました(図3)。 VLBI(Very Long Baseline Interferometer:超長基線電波干渉計)とは、地球各地に存在する複数の電波望遠鏡を繋ぎ、望遠鏡同士の間隔と等価な実効口径を持つ巨大電波望遠鏡に匹敵する高い解像力を実現する技術です。現在世界には幾つかのVLBI観測網が稼働していますが、国立天文台が所有するVERAは世界でも数少ないVLBI専用観測網として10年以上稼働しています。近年は韓国においてもVLBI専用観測網KVNの運用が始まりました。

KaVAとは、このVERAとKVNとの同時合同観測を実施することで、さらに高性能な1つの巨大電波望遠鏡を形成する日韓共同プロジェクトです。二つの観測網を一体化することにより、各観測網を別々に用いる場合よりも画像の品質や感度が格段に優れた性能を発揮することができるようになります(図4)。

図4. VLBI電波写真の画質比較(明るいクエーサー3C273のジェットを用いた検証)。(左図)KVN単独での画像。(右図)VERA単独での画像。(中央図)日韓合同VLBI観測網KaVAでの画像。各画像左下の楕円は各望遠鏡の空間解像度を表す。空間スケールの単位はミリ秒角(1度角の360万分の1)である。KVN単独では解像度が粗く全体がぼやけており、VERA単独では感度が悪く明るい中心部付近しか信号が検出できていない。これに対して、KaVAを用いると、シャープな解像度で、かつ、高い感度を達成できるため、明るい中心核から暗いジェットの端まで鮮明な電波画像を得ることができる。(クレジット:国立天文台)

合同観測網実現のためには、装置の開発・試験・運用・科学研究に至る全ての過程において日韓の研究者の緊密な連携と強固な信頼関係が必要です。私たちは2011年から約3年に渡る試験運用期間における継続的な努力と協力によって合同観測網の安定化を実現し、ついに2014年からは科学観測のための定常的な運用を開始するに至りました。KaVAの最大の長所は、高品質な観測を実現できること、および高頻度なモニターが定常的にできることです。VLBIで天体を定期的にモニターすることは他のVLBI観測網でも可能ですが、多くの場合、観測の必要に応じて関係者で調整して組織するため、観測機会は必要最小限に限られます。一方、日韓合同VLBI観測網は我々が自らの手で作り上げた観測網ですので、可能なかぎり多くの観測時間を専有することで難易度の高い、野心的な研究にも挑戦することができます。このような高い機動性を備えたVLBI観測網は、高速で運動するジェットの速度計測のような時間的に密(高頻度)なモニターが要求される研究において非常に強力なのです。

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