氏 楠 こ
学 位 専 攻 分 博 士 理 学
学 位 記 番 総 研 大 第
学 位 授 与 の 日 付 成 ６ 月 日
学 位 授 与 の 要 件 物 理 科 学 研 究 科 宇 科 学 専 攻 学 位 規 則 第 ６ 条 第 該 当
学位論文題目
論文審査委員 主 査 教 授 則 准 教 授 村 泰 宏 教 授 阪 成 一 准 教 授 山 村 一 誠 助 教 朝 木 義 晴
( 紙様式2) (Separate Form 2)
論文 容 要旨
Summary of thesis contents
イ
Distance and Proper Motion Measurement of The Red Supergiant, PZ Cas, in Very
Long Baseline Interferometry H
2O Maser Astrometry
天 川銀河を 渦巻銀河 渦状構造 生 やそ 持続 理解 銀
河 イ い 重要 ー あ を説明 密度波仮説 提
唱さ 仮説 渦巻銀河 渦状腕 恒星系円盤を伝わ 定常密度波 形
さ 渦状腕 重力 ン ャ 運動 乱さ 衝撃波 形 さ
そ 流 い 星間 縮さ 分子雲 形 さ 渦状腕構造 沿 星形 を
励起 渦状腕 沿 天体 互い く揃 運動 仮説 示唆さ
一方 最近 相補償 置天文VLBI観測 大質量星形 領域 い 10− 20km/s 特異運動 観測さ い (e.g. Reid et al.2009, Baba et al. 2009) う 大 特異運動 密度波仮説 説明 (<10km/s) そ 起源 理解さ い い 大
特異運動を説明 仮説 一 超新星爆発 生 さ ー ー 膨張
運動 起因 い いうアイ ア あ Sato et al.(2008) 星形 領域 NGC281 West ー ー 付随 場所 あ そ 特異運動 ー ー
膨張 反 さ い 示唆さ い 仮説 特異運動 観測さ
い 全 天体 い そ 起源を説明 い
本研究 銀河系 天体 特異運動 起源 い 理解 赤色超巨星 着 目 VLBI 置天文観測 系 天体 観測的研究を推進 赤色超巨星
水 ー ー 観測さ VLBI観測 適 い 年齢 数千万年程度 比較的
若く ペ 腕 天体 あ 推測さ OBアソ ー ョン ン
ー あ そ 星団 運動 比較 そ 天体 特異 運
動を い う 検証 や い いう理由 着目 本研究 特 赤
色超巨星PZ Cas 着目 VLBI 置天文観測 解析 固有運動 び特異運動を求 さ PZ Cas 得 年周視差 PZ Cas 所属 Cas OB5 ン
ー恒星 対 Hipparcos 得 固有運動 そ 中 視線速度 計測さ
い 天体 い 特異運動を評価 PZ Cas びCas OB5アソ ー ョン 運 動 い 詳細 調査を行
PZ Cas VLBI観測 国立天文 VERA(VLBI Exploration of Radio Astrometry) 局を使い 22GHz水 ー ー 対 2006年 2008年 約2年間 全12回行 わ 々 観測 ー い Direct Phase Transfer(DPT)を取 入 新
相補償VLBI ー 解析手法を試 既存解析手法 基線 ー ン 信
号対雑音比 い場合 相較正 用い 解 得 ー 損を引 起 ー
ー天体 最終的 イ ー を 原因 問題を解決
DPT 観測 得 生 ー 相を直接 相較正 使用 ー 損を発生
さ イ ー を回避 DPT手法を ッ 観測 適用 解析を行い PZ Cas 水 ー ー ッ を得 星周
星 質量放出 膨張 行く様子 捉え ー ー 運動 解析
年周視差0.356み0.026 mas 2.81+0.22-0.19kpc 星 固有運動μαcosδ=− 3.7み0.2 μ
δ=− 2.0み0.3mas/yr 得 々 VLBI 置天文観測 い 精度8% 距 更新を行い PZ Cas ペ 腕 乗 い 確 Cas OB5 ン
ー 恒星 Hipparcos 測定さ 年周視差 求 距 均値 2.0kpc あ
Hipparcos 年周視差精度 約1mas 大 誤差を持 今回得 PZ Cas 年
周視差 単純 比較 い 一方 Cas OB5 測光視差 求 距 2.5kpc あ (Humphreys 1978) 他 赤色超巨星 VLBI 置天文観測 結果 そ を含 OB アソ ー ョン 測光視差 10-20% 範 一致 い 測光視差 関 星間 減光 見積 0.16mag 誤差 あ 本研究 結果 測距結果 整合
い 恒星 光度 距 乗 比例 今回 年周視差を使う
光度を補正 HR 理論進化 ッ 置を修正 PZ Cas
初期質量 そ25M
◉ あ わ
得 年周視差 固有運動 び視線速度 PZ Cas 特異運動 (Us, Vs , Ws) = (22.8み4.3, 7.1み2.2, − 5.7み4.0) km/s (U, V, W そ 銀河中心方向 銀河回 転方向 銀河 極方向 速度 分)を 出 結果 PZ Cas 星形 領域 若い天体 VLBI 置天文観測 得 う 大 特異運動を持 わ
PZ Cas あ ペ 腕 天体 V 分 負 傾向を持 (Sakai et al.2012) PZ Cas V 分 正 値を持 傾向 異 そ 々 PZ Cas 大 特異運動 起源を 仮説を立 議論
PZ Cas Runaway Star(Fuji & Zwart 2011) あ 可能性を考え
PZ Cas 所属 Cas OB5アソ ー ョン ン ー星 (Garmany & Stencel 1992)
固有運動 比較を行 ン ー 固有運動 Hipparcos 計測さ い 15天体を
使用 固有運動 均値 (μ
αcosδ, μδ) = ( − 2.8み1.2, − 1.9み0.8) mas/yrを得 PZ Cas 固有運動 誤差 範 一致 い PZ Cas Cas OB5 ン ー 特異運動を比較 固有運動 び視線速度 得 ン ー 14天体
い 算出 特異運動 均 (UOB5, V OB5, W OB5) = (18み14, 5み9, − 11み11) km/s あ 14天体 特異運動 各 分 をPZ Cas 比較 PZ Cas
特異運動 各 中央値付近 置 PZ Cas 特異運動 Cas
OB5 中 典型的 運動 あ 判断さ Runaway Star仮説 棄却さ 一方 Cas OB5 アソ ー ョン 大 特異運動を持 を示唆
Cas OB5 ン ー星 運動 ー ー 膨張運動 起因 可能性を考え Cas OB5領域 ー ー あ (Moór & Kiss 2003) Cas OB5
西側 ッ 部分 置 Cas OB5 東側 あ Cas OB4を含 固有
運動 比較 西方向 並進運動 い 結果を得 天体間 見
際立 膨張運動 い を確認 固有運動 天体 運動を天球面
射影 あ さ 詳細 比較を行う OBアソ ー ョン ン ー
星 う 固有運動 び視線速度 得 天体 い 特異運動を算出 元運動
( 紙様式2) (Separate Form 2)
比較を行 Cas OB4 特異運動 均値 (U OB4, V OB4, W OB4) = (− 11み10, − 4 み14, − 15み8) km/s Cas OB5 Cas OB4 東西 アソ ー ョン あ 特異運動 各 分を比較 U 分 互い 逆向 運動を検出(約15km/s) V 分 約5km/s 膨張運動を検出 W 分 Cas OB5 Cas OB4 − 10〜− 15km/s
銀河面 いく方向 運動を検出 Cas OB5 Cas OB4 ー ー 付随 い 場合 膨張運動 可能性を示唆 結果 あ 分散 大 い
注意 必要 あ
最後 Cas OB5 Cas OB4 ー ー 付随 々 大 特異 運動を持 い 場合を考え 本研究 得 PZ Cas 特異運動 密度波理論 説明 付 い大 運動 あ V 分 正 方向 運動を持 結果 ペ
腕 天体 傾向 異 結果 最近 N-body/SPH ュ ー ョン(Baba et al. 2009, Wada et al.2010) 密度波を必要 い渦状腕構造 形 結果を ー
ュ ー ョン研究 回転運動 中 自己重力 非定常腕 形 さ 若い天体 方向 揃 い い大 特異運動(20-30km/s) 観測さ い
腕 密度波 説明 くい大 特異運動を再現 観測
的研究 銀河全体を調査 比較 必要 あ 今後さ VLBI 置天文観測 必 要 重要
本研究 VLBI 置天文観測 高精度 求 PZ Cas 距 元運動 い OBアソ ー ョン 比較を初 行い そ 運動 起源 い 議論
Runaway Star い限 VLBI観測 得 赤色超巨星 特異運動 OBアソ
ー ョン 距 運動 関 情報を更新 一方 OB
アソ ー ョン 特異運動 検証 現在 Hipparcos 固有運動 結果を利用 い
限 い VLBI 置天文観測結果 間 比較研究を行う い VLBI 置天文観測を行 天体 精度 く特異運動 計測 OBアソ ー ョ
ン全体 分散を さく 固有運動 精度 必要 あ 個々 星
置精度 向 求 VLBI 置天文観測 ー ー天体 関 得 高 精度 置天文観測 果 知見をGAIAやJASMINE 可視光 世代 置天文
い さ 研究 展開を行 いく 期待さ
博士論文 審査結果 要旨
Summary of the results of the doctoral thesis screening
イ
Distance and Proper Motion Measurement of The Red Supergiant, PZ Cas, in Very
Long Baseline Interferometry H
2O Maser Astrometry
審査委員会 論文 い 審査を行 本論文 置天文観測専用 VLBI観測 網 VERA 取得さ 赤色超巨星PZ Cas 水 ー ー観測 ー を用い PZ Cas 年周 視差 固有運動 精密 測定を行いそ 動力学 関 研究を行 あ 年周視 差計測 いう最 信頼性 高い距 計測結果 PZ Cas ペ 腕 存在
固有運動 計測 大 特異運動 非円運動 存在 を明 PZ Cas 周辺 散在 OB星 集団 Cas OB5アソ ー ョン 固有運動を ッ 観 測 ー を用い 求 VERA 観測精度 良く い 統計的 PZ Cas 固有運動 代表さ 大 特異運動 存在 を明 200pc いう大
広 を持 Cas OB5アソ ー ョン 特異運動 起源 い 検討を行い 超新星爆発 起因 ー ー 膨張仮説や最新 銀河回転運動 ュ ー ョン
結果 比較を試 い 密度波理論 基 く 説明さ
観測結果 比較 行 い
第一章 Introduction 々 銀河 天 川銀河 イ 構造やそ 因 提唱さ い 密度波仮説 い 紹 本論文 観測結果 行研究結果を含
密度波理論 説明 い を述 い 々 銀河 イ
を明 うえ 重要 置天文観測手法 現状を ュー 力学的 距 計測法
銀 倍以 異 大 誤差 生 う 測光法 － ％
誤差 生 う VLBI 高精度 距 計測 年周視差 固有運動 計測
可能 あ を示 い
第二章 赤色超巨星PZ Cas VLBI観測 い 詳細 述 い 年間
ッ わ VERA 観測結果を解析 年周視差 固有運動を 出 本研究 特徴 的 点 ー 相補償を行う 当 DPT (Direct Phase Transfer) いう手
法を新 開発 挙 手法 置基準天体 像合 を行う
過程 得 相ソ ュー ョンを用い 相変動を補正 い DPT法 基準
天体 観測 得 相揺 を直接補正 使用 い 置基準天体
SN 若干 く熱的 相雑音 含 い 多く ー ッ 天体 観測
ー を解析 使用 天体 置決定精度を向 星 年周 置変
動を ー 際 ー ー ッ 形状を複数 ン ーネン 分
個々 分 置変化を求 い 単純 輝度最大点を ー 従来 手法
比 計測誤差 最 を示 ー あ 計測誤差 評価 当
大気 揺 影響を含 ュ ー ョンを行う 説得力 あ 論旨 を展開 い
第 章 観測結果得 精密 距 計測結果 PZ Cas 絶対光度を求 推定
さ 質量 陽質量 重い ５ 陽質量 あ を示 観
(Separate Form 3)
測 結果得 大 固有運動 い ン イ仮説 膨張仮説 非定
常渦状腕形 非円運動仮説 を当 検討を進 ン イ仮説 完
全 棄却 膨張 検討 PZ Casを含 Cas OB5アソ ー ョン ほ Cas OB4アソ ー ョン 特異運動 考慮 入 膨張運動 思わ 兆候を見
出 膨張を引 起 要因 考え 超新星爆発 ネ ー
膨張 ネ ーを説明 い いう指摘を い 非定常渦状腕形
非円運動仮説 関 行研究 得 特異運動 U 分 銀河中心方向 運動 分 同様 観測結果 あ V 分 回転方向 運動 分 大 く異 運動方 向 正負反転 単純 密度波仮説 Lin & Shu, 1964 説明 困 あ
N-body/SPH Smoothed Particle Hydrodynamics ュ ー ョン 結果 本論文
得 特異運動を く説明 い 単純 密度波仮説 腕 ン
ャ 谷を挟 V 分 正負反転 起 う いう指摘 審査委員 さ N-body/SPH ュ ー ョン 予測 自己重力 腕状 ー構造形 を正 い
本研究 得 局所的 特異運動 く銀河面全面 わ 今後
観測結果を必要 決定的 結論 密度波 イ ョッ
励起 特異運動 仮説を棄却 い い
第四章 全体 今後 残さ 課題や 年 打
GAIA衛星や ５年 打 予定さ い JASMIN衛 星 光赤外領 域 高精度 置天文観測 期待 述 い
う 本研究 VLBIア ーを用い 銀河系 ペ 腕
赤色超巨星PZ Cas 特異運動を独自 解析手法 明 銀河系 渦状構造 形
解明 向 数少 い観測 ー を提供 あ そ 果 高く
評価さ 時間 わ 公開講演 質疑応答 そ 後 審査委員全員 非公開質疑 を通 出願者 観測 解析 議論 い 主体的 研究を進 確認さ
本論文 主要 部分 査 付 学術雑 出版済 あ 含 審査委員会
全会一致 本論文 博士論文 優 あ を認
さ 論文審査 加え 審査委員全員出席 口頭 発表 試験を行い 質 疑応答 含 約 時間 公開発表会を実施 発表会 研究 ー 背景
相補償解析手法 誤差解析 詳細 び得 観測結果 い 科学的 解釈 明快 述 銀河系 渦状構造 研究 本研究結果 意義 い 良く理解
い 明 あ 公開発表会終了後 さ 非公開 審査委員
銀河回転運動 密度波理論 関 質疑 あ 質疑 対 十分 回
答 得 研究発表能力 び議論 能力 い 十分 力量 あ 認
提出論文 簡潔 英文 書 英語 研究 果発表能力 十分 備わ い 判断さ
以 結果を総合 審査委員会 合格 判定
