Transcript n - アルマ望遠鏡 国立天文台

ALMA Workshop 2012年 6月29日
於、大阪府立大学
ALMA Work Shop 星形成
プロポーザル検討会
西合一矢 (NAOJ Chile Observatory)
2012/6/28
近傍銀河
1
Cycle1 Capability Memo
Cycle1では、Cycle0に比べて
・観測できる周波数帯（Band)は同じ、
・感度が2倍
・空間分解能は2.5倍まで可能
・150 pointing (モザイクも含む）までＯＫ
・ことなる周波数分解能で4輝線同時観測可能
+
ACA運用開始
が改善点
一方、Science Goal数や観測可能ターゲット数
に制限が加わる。
2012/6/28
近傍銀河
2
プロポーザル審査に関して
Cycle 0での経験、変更点
• 共同利用時間～550時間
⇒ 800時間
※ これは12m main arrayだけの時間
加えて800時間までのACA時間がある
• 112件/919件が採択 (９倍の倍率）
⇒ JAOはCycle1で～200件の採択を期待
• Conservativeな提案が多く採択
⇒初期運用であるので同じと思われる
• 観測実施に苦労しCycle0は５ヶ月延長
特にBand 9 の観測実施は特に困難
⇒Bans9 の観測は同じく困難。
・ISM/星形成/原始惑星系円盤カテゴリーが全体の45%を占めた。
⇒原始惑星系円盤を別カテゴリーにした。
曖昧であったマゼランは、星形成と同じカテゴリにした。
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近傍銀河
3
プロポーザル審査に関して
Cycle 0での経験
Cycle0 プロポーザル審査 ”傾向”
• Cycle0の限られた時間/装置で確実に成果の出る提案 (研究実績、継続）
• ALMAでなければならない観測提案（SMAなどでできるものは低評価）
• 審査員の認識、得意・不得意により採択分野に偏りがあったカテゴリーが
存在した。
審査参加者からのインタビュー
• 2週間程度で一人80件以上のプロポーザルを審査。よって、
• 目的、観測の位置づけ、戦略を論理的に簡潔に訴えて欲しい
• 図などを有効に使い、しっかりした印象を残すようにして欲しい。
• たくさん詰め込むと読みづらい
• 早めに準備し”プロポーザルとしての完成度”を上げて欲しい(惜しいものが
多数）
• 英語の問題よりも、内容が問題だった。
• 理論や類推などを元にしてXXが見えれば大発見的な論理だけでは弱い。XX
が見えなかった場合でも論文になるような意義を書くと強い。
• ALMAから見えにくい天体を観測する場合は、必然性を書いたほうが良い。
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近傍銀河
4
Cycle1 Review Process
• プロポーザルは、5つのCategoriesに分けられる。
• 各Categoryに設置されるReview Panelで科学的審査される。
※各Categoryには 2つ程度のReview Panel(６名程度)が作られる。
• High priority proposalになる可能性が高いものは技術審査を受け、観測
実現不可なProposalを除く。
• 全プロポーザルで採点の高い順からHigh priority proposalを採択する。
ただし、以下の割合となるようにされる。
-22.5% for East Asia (EA);
-33.75% for Europe (EU);
-33.75% for North America (NA);
-10% for Chile.
Review Panelによる審査は10月-11月に行われる予定である。
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近傍銀河
6
ALMA Early Science Cycle1運用上の注意
•
•
•
•
The maximum observing time per proposal is 100 hours (Standard Program)
Cycle 1 observations will be scheduled mainly during nighttime.
All Cycle 1 Early Science observing will be conducted on a best effort basis.
Cycle 1 projects that have not been completed by the end of the cycle will
not be carried over to Cycle 2.
Weather Condition
Suitable time fraction in each Band
LupusOphiuchus
shuotdown
M100
Chameleo
n
TaurusOrion
the percentage
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ALMA
Band
Band
3
Band
6
Band
7
Band
9
Fraction of
time
100%
70%
40%
10%
観測可能時間を100%としたとき、
Cycle1観測期間で、それぞれの
Bandの観測が実行できる割合
(予想）。
M83
LMC
M33
SMC, NGC253
of time when the pwv is
近傍銀河
below
1 mm
7
7
Shadowing
Shadowing fraction vs. Declination for the two most compact configurations of the 12-m
Array and for the 7-m Array with a track duration of 2 hours (±1h HA).
OTの観測見積もりではShadowingは考慮されていない。影響が大である場合は、
近傍銀河
OTで余分な時間を要求という部分でYESをチェックしてテクニカルケースに書く。
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8
ACA
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近傍銀河
9
ACA (Atacama Compact Array)
12-m main arrayで観測できずに落としてしまった広がった成分をACA 7m arrayと12m
単一鏡のデータをコンバインすることで復活させる（しかも、高分解能は維持される）。
• ACA System in Cycle1
– 9 x 7m antennas array
Single configuration (baseline = 8.5m ～ 43m Baseline)
– 2 antennas x12m Single Dish (TP: Total Power Array)
• ACA Cycle 1 Capability
– 12m main arrayの最大基線長 Lmax < 558mの場合にのみACAを使える。
– ACAの観測時間は12m main arrayの観測時間を3倍したもの。
=> ACAを使うときTotal observation time = 12m main arrayの観測時間の4倍
12-m Array
Min Baseline
Max Baseline
ACA Allowed?
– TP arrayは連続波観測が出来ない。
Configuratio
(meters)
(meters)
n
(7m-arrayでは連続波観測できる）
C32-1
15
166
Yes
=> 非常に広がった天体では連続波の
C32-2
15
304
Yes
resolve outを復活させられない。
C32-3
21
443
Yes
（その、さじ加減は以下で説明）
1
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近傍銀河
C32-4
21
558
Yes
C32-5
26
820
No
C32-6
43
1091
No
10
ACA例
Demonstration of Data Combine (M100)
12m main array only
Very Large Telescope (VLT)
FORS
ALMA
band 3, CO(1-0) moment 1
http://almascience.eso.org/almadata/sciver/M100Band3/
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近傍銀河
ALMA Science Verification
Data: M100
11
ACA例
Demonstration of Data Combine (M100)
CO(1-0) Moment Map
12m array (Main array)
+
7m array
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近傍銀河
12m Total Power (single dish)
On the fly mapping
12
ACA例
Demonstration of Data Combine (M100)
12m array
mJy/Beam
CO(1-0) line profile
12m array + ACA
ALMA
ACA
band Recovering
3, CO(1-0)bymoment
1
Very Large Telescope (VLT)
FORS
12m array only
http://almascience.eso.org/almadata/sciver/M100Band3/
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近傍銀河
Velocity [km/s]
13
ACA Simulation
簡単にACA Simulationを体験できるスクリプトが用意されています(黒野氏作成)。
http://alma.mtk.nao.ac.jp/EA-ARC/Tutorials_and_Workshops/Cycle1_Tutorial2012/
スクリプト（サンプルデータ入り)をダウンロードしてCASA上で実行するだけ。
インストラクションのpdfもリンクしてあります。
M51のHaイメージを元に
したACAシミュレーション。
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近傍銀河
14
2012/6/28
近傍銀河
15
Cycle0での採択プログラム
星形成編
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近傍銀河
16
Cycle0 プロポーザル
ISM関係
近傍銀河のISM（AGN/mergers関係を除く）
•
•
•
•
Giant Molecular Cloud Survey Toward bar and arm of the nearby Galaxy M83
00772.s Hirota, Akihiko
銀河腕での分子雲変遷（合体・形成？） 銀河？
Mapping the Distribution of Warm Molecular Gas in Arp 220
00403.s PI: Rangwala, Naseem
The Physics and Chemisty of Gas in Centaurus A and its Host
00010.s PI: Ott, Juergen
30 Doradus: Dense Gas in the Nearest Super-Star Cluster
00471.s PI: Indebetouw, Remy
銀河系内（Srg A*を除く）
•
Expanding the frontiers of chemical complexity with ALMA
00017.s Belloche, Arnaud いわゆるlineサーベイでアミノ酸なども探査と書いてあ
る。
2012/6/28
近傍銀河
18
Cycle0 プロポーザル
星形成関係（大質量星）
大質量星形成コア
•
•
•
•
The Dynamics of Massive Starless Cores (Tan, Jonathan)
Deuterium Fractionation in the IRDC clump G34.43+00.24 MM3 (Sakai, Takeshi)
Globular cluster formation: caught in the act (Rathborne, Jill)
Using the first inteferometer H2D+ observations to constrain clustered star-forming core
structure (Friesen, Rachel)
大質量星形成コア アウトフロー・活動性
•
•
•
First detection of Hydrogen recombination lines toward an ionized jet arising from a highmass protostar (Guzman, Andres Ernesto CL)
Resolving the massive molecular outflow G331.5 (Bronfman, Leonardo)
Bursting Water Maser Feature in Orion KL (Hirota, Tomoya)
大質量星ガス円盤とかエンベロープとか
•
•
•
•
Where do massive stars get their mass from ? (Peretto, Nicolas)
The largest circumstellar disk - Birth of a high-mass star through accretion? (Chini, Rolf)
Dissecting disks around B-type (proto)stars (Cesaroni, Riccardo)
First images of a protoplanetary disk around a very massive protostar (Garay, Guido)
2012/6/28
近傍銀河
19
Cycle0 プロポーザル
星形成関係（小量星）
アウトフロージェット関係
•
•
•
•
Rotation and Proper Motion of Protostellar Jets (Lee, Chin-Fei)
The origin of molecular jets: new clues from CO and SiO in HH212 (Codella,
Claudio)
Outflow Entrainment in HH 46/47 (Mardones, Diego)
Detecting high-density compact outflow from the youngest YSO in Taurus
(Onishi, Toshikazu)
小量星分子雲コア･エンベロープ
•
•
•
•
•
The earliest stages of star and planet formation (Caselli, Paola)
VLA1623B: a First Core candidate? (Murillo, Nadia)
Tracing Evolution of Warm Carbon-Chain Chemistry in L1527 (Sakai, Nami)
Imaging the Peculiar Carbon-Chain Chemistry of IRAS 15398-3359 in
Lupus (Sakai, Nami)
Disks and complex organics in the inner regions of low-mass protostars
(Jorgensen, Jes)
2012/6/28
近傍銀河
20
Cycle0 Proposal Review
全部で919 proposals
4つのScience categories
それぞれにALMA Review Panel (ARP) 設置
1. Cosmology/High-z (Cat.1) = 2 panels x 6 members
2. Galaxies/Nuclei (cat.2) = 2 panels x 6 members
3. ISM/Star Formation = 3 panels x 6 members
4. Planetary/Solar System = 1 panel x 7 members
2012/6/28
近傍銀河
21
以下資料
2012/6/28
近傍銀河
22
ALMA Town Meeting 2012年 6月28日
於、大阪府立大学
ALMA Early Science ” Cycle1” Capability,
Policy
Talk: 西合一矢 (NAOJ Chile Observatory)
+ ALMAJ Staff Members
This Talk
• ALMA Overview
• Time lineとCapability
• Observational Modes/ Limitation
• ACA
• レビュープロセスとCycle0の経験
M100 (CSV result 12m array + ACA)
2012/6/28
近傍銀河
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ALMAとは、
ＡＬＭＡプロジェクト概略
• Atacama Large Millimeter/submillimeter Array
12mアンテナ x 50機 + コンパクトArray (ACA)12m x 4機と 7m x 12機
南米チリのアンデス山中(標高5000m)のアタカマ砂漠に設置。
• 現在は建設段階。段階的な運用開始を行っている(初期科学運用)。
• しばらくは１年間のプロポーザルサイクル
2011年 初期科学運用Cycle 0 プロポーザルサイクル開始
2012年 初期科学運用Cycle 1 プロポーザルサイクル開始
2013年 Inauguration (一応の観測装置完成) 初期科学運用Cycle 2
201x年 本格運用開始（観測装置、観測モードが出揃う）。
• 建設段階だがCycle1でサブミリ波望遠鏡として世界最高の感度、空間分解能を達成
• 日、米、欧の３局の国際共同プロジェクト。
それぞれの地域に地域センター(ARC)を設置（日本では国立天文台）
ARCが、プロポーザル受付、研究会サポートなどの各種ユーザー・サポート窓口となる。
近傍銀河
2012/6/28
24
ほぼ、すべての情報はここにある。
ALMA Science Portal：http://almascience.nao.ac.jp/
2012/6/28
近傍銀河
より入手
25
Cycle 1 timeline
ALMA Early Science Cycle 1 Timeline
Timeline
-
31 May, 2012 (15:00UT) Call for Proposal &プロポーザル受付開始
←
-
12 July 2012 (15:00 UT) プロポーザル締め切り!!!!
November 2012
審査結果通知
-
1 January 2013
-
（May 2013 Cycle 2のプロポーザル受付開始 )
-
31 October 2013
we are here!
Cycle 1 の共同利用観測開始
Cycle 1 の共同利用観測終了
Total observation time in Cycle1
-
12m main array で 800時間
上記とは別に、ACA (additional array)は最大800時間まで観測。 (see later)
JAOによると、”About 200 highest priority projects are expected to be
prepared for scheduling.”
2012/6/28
近傍銀河
26
Cycle 1 Basic Capability
Cycle 1 Basic Capability I
– 周波数関係 1. Band (Frontend Detector)
example line
- Band 3 (2SB: 84GHz - 116GHz) : CO(1-0), HCO+(1-0), CS(2-1),
N2H+(1-0),,,
- Band 6 (2SB: 211GHz - 275GHz) : CO(2-1), HCO+(3-2), CS(5-4),
N2D+(3-2),,,,
- Band 7 (2SB: 275GHz - 373GHz) : CO(3-2), HCO+(4-3), CS(6-5/7-6), N2H+(3-2), N2D+(4-3),
- Band 9 (DSB: 602GHz - 720GHz): CO(6-5), HCO+(7-6/8-7), CS(13-12/14-13), H2D+(8-7/9-8), H2S,
2. 周波数分解能、バンド幅など
- 15種類あるspectral modesより選択できる。
Effective Channel Number: 3840 (x 2 pol.) for each spectral line
Frequency resolution:
30.5kHz～976.5kHz (⇔ Bandwidth=58.6MHz～2GHz)
Correlator Modes, dual-polarization (Proposers Guide A5)
Velocity Resolution at 345GHz
Bandwidth
(MHz)
Channel spacing
(MHz)
Spectral Resolution
(MHz)
↓ dv at 100GHz
Number of
channels
Correlator
mode
2000
15.6
31.2
(93.7km/s)
128
TDM
1875
0.488
0.976
(2.93km/s)
3840
FDM
938
0.244
0.488
(1.46km/s)
3840
FDM
469
0.122
0.244
(0.732km/s)
3840
FDM
234
0.061
0.122
(0.366km/s)
3840
FDM
117
0.0305
0.061
(0.183km/s)
3840
FDM
0.0153
近傍銀河
0.0305 (0.091km/s)
3840
FDM
58.6
2012/6/28
27km/s
0.85km/s
0.42km/s
0.21km/s
0.11km/s
0.053km/s
0.027km/s
27
Cycle 1 Basic Capability
Cycle 1 Basic Capability I
– 周波数関係 1. Band (Frontend Detector)
example line
- Band 3 (2SB: 84GHz - 116GHz) : CO(1-0), HCO+(1-0), CS(2-1),
N2H+(1-0),,,
- Band 6 (2SB: 211GHz - 275GHz) : CO(2-1), HCO+(3-2), CS(5-4),
N2D+(3-2),,,,
- Band 7 (2SB: 275GHz - 373GHz) : CO(3-2), HCO+(4-3), CS(6-5/7-6), N2H+(3-2), N2D+(4-3),
- Band 9 (DSB: 602GHz - 720GHz): CO(6-5), HCO+(7-6/8-7), CS(13-12/14-13), H2D+(8-7/9-8), H2S,
2. 周波数分解能、バンド幅など
- 15種類あるspectral modesより選択できる。
実効的な周波数チャンネル: 3840 (x 2 pol.) for each spectral line
Frequency resolution:
30.5kHz～976.5kHz (⇔ Bandwidth=58.6MHz～2GHz)
- ALMA can observe 4 spectral lines with different frequency resolution simultaneously.
Band 7 example1
同時に観測可能な周波数帯
• CO (3-2) n = 345.8GHz
BW=938MHz (dv=0.42km/s)
Band 7
Lower Sideband
Upper Sideband • H13CO+(4-3) n = 347.0GHz
BW=469MHz (dv=0.21km/s)
• HCO+(4-3) n = 356.7GHz
BW=469MHz (dv=0.21km/s)
2012/6/28
近傍銀河
• Continuum n= 358GHz
BW = 2000MHz
28
Cycle 1 Basic Capability
Cycle 1 Basic Capability I
– Spectral Setting 1. Band (Frontend Detector)
example line
- Band 3 (2SB: 84GHz - 116GHz) : CO(1-0), HCO+(1-0), CS(2-1),
N2H+(1-0),,,
- Band 6 (2SB: 211GHz - 275GHz) : CO(2-1), HCO+(3-2), CS(5-4),
N2D+(3-2),,,,
- Band 7 (2SB: 275GHz - 373GHz) : CO(3-2), HCO+(4-3), CS(6-5/7-6), N2H+(3-2), N2D+(4-3),
- Band 9 (DSB: 602GHz - 720GHz): CO(6-5), HCO+(7-6/8-7), CS(13-12/14-13), H2D+(8-7/9-8), H2S,
2. 周波数分解能、バンド幅など
- 15種類あるspectral modesから選択できる。
実効的な周波数チャンネル: 3840 (x 2 pol.) for each spectral line
Frequency resolution:
30.5kHz～976.5kHz (⇔ Bandwidth=58.6MHz～2GHz)
- ALMA can observe 4 spectral lines with different frequency resolution simultaneously.
Band 7 example2
Continuum emission only
(single continuum mode)
Band
7 7
Band
Lower Sideband
Upper Sideband
Bandwidth=8GHz (2GHz x4)
2012/6/28
近傍銀河
29
Cycle 1 Basic Capability
Cycle 1 Basic Capability II
– Sensitivity & Resolution 1. Band (Frontend Detector)
example line
- Band 3 (2SB: 84GHz - 116GHz) : CO(1-0), HCO+(1-0), CS(2-1),
N2H+(1-0),,,
- Band 6 (2SB: 211GHz - 275GHz) : CO(2-1), HCO+(3-2), CS(5-4),
N2D+(3-2),,,,
- Band 7 (2SB: 275GHz - 373GHz) : CO(3-2), HCO+(4-3), CS(6-5/7-6), N2H+(3-2), N2D+(4-3),
- Band 9 (DSB: 602GHz - 720GHz): CO(6-5), HCO+(7-6/8-7), CS(13-12/14-13), H2D+(8-7/9-8), H2S,
2. 周波数分解能、バンド幅など
- 15種類あるspectral modesから選択できる。
実効的な周波数チャンネル: 3840 (x 2 pol.) for each spectral line
Frequency resolution:
30.5kHz～976.5kHz (⇔ Bandwidth=58.6MHz～2GHz)
- ALMA can observe 4 spectral lines with different frequency resolution simultaneously.
3. Sensitivity (Number of Antennas)
Cycle0に比べ感度は2倍
Main Array:
32 x 12m antennas
Image quality ↑、Snap shot imaging: OK
Additional subarray: 7 x 7m anntenas + 2 x 12m single dish (ACA system) New!
4. Spatial Resolution (Configurations)
6 configurations
Maximum baseline = 166m ～ 1 km
2012/6/28
Cycle0に比べ空間分解能は最大2.5倍
(Cycle1: Resolution: 数秒 ～ 0.1秒 see later)
近傍銀河
30
参考
(Skip?)
干渉計の基礎情報
分解能、イメージング領域、視野の関係
干渉計観測とは、
天体のフラックス強度分布をフーリエ分解しその成分を観測する装置。
それを逆フーリエ変換で画像に戻します。
Dant
Dmin
Dmax
Dを基線長と呼ぶ。
ALMA
UM 2011 (Nagai)
2012/6/28
近傍銀河
31
参考
(Skip??)
干渉計の基礎情報
分解能、イメージング領域、視野の関係
干渉計観測とは、
天体のフラックス強度分布をフーリエ分解しその成分を観測する装置。
それを逆フーリエ変換で画像に戻します。
λ/Dmax
Dmax
※厳密にはDmaxは天体から見た射影長
基線長が大きい
→角度のずれに対し光路長差が敏感
最大基線長Dmaxの基線からは、最も小さい空間分布(空間分解能）の成分を得る。
Cycle1では、最大基線長は1km。
=> 100GHz帯で3.7秒～0.6秒の空間分解能、700GHz帯で0.6秒～0.1秒程度
ALMA
UM 2011 (Nagai)
2012/6/28
近傍銀河
32
参考
干渉計の基礎情報
分解能、イメージング領域、視野の関係
Dant
おおよそ単一鏡の視野（～main beam size)内部をイメージングできる。
ALMAの12m antennaでは、62秒(100GHz帯)～9秒(700GHz帯)の大きさ。
注意!
視野内の感度は一様ではない!!
視野の端の感度は中心の半分である
ALMA
UM 2011 (Nagai)
2012/6/28
近傍銀河
33
Cycle 1 Basic Capability
Cycle 1 Basic Capability II
- Sensitivity / Spatial Resolution Summary of Most Extended Configuration Lmax= 1km
( )<=Most Compact Lmax=160m
Band
Frequency
(GHz)
Angular Resolution
Maximum
Scale
Flux *1
(mJy)
Tb *2
(K)
Field of
View
3
100
0.57” (3.7”)
8.6” (25”)
0.06
2.4 (0.056)
62”
6
230
0.25” (1.6”)
3.7” (11”)
0.09
1.9 (0.047)
27”
7
345
0.16” (1.1”)
2.5” (7.1”)
0.15
2.9 (0.062)
18”
9
670
0.08” (0.55”)
1.3” (3.6”)
1.10
16 (0.35)
9”
1: 5 sigma continuum sensitivity (Bandwidth=8GHz) for 1hr
2: 3 sigma line sensitivity for 1 hr (1 km/s)
2012/6/28
近傍銀河
35
Cycle 1 Basic Capability
Cycle 1 Basic Capability II
- Sensitivity / Spatial Resolution Summary of Most Extended Configuration Lmax=-1km
( )<=Most Compact Lmax=160m
連続波観測(8GH)ならば１時間観測で
Band
Frequency
(GHz)
Angular Resolution
Maximum
Flux *1(at 230GHz),
Tb *2
5σ = 90mJy
Scale
(mJy)(at 345GHz)
(K)
150mJy
3
100
0.57” (3.7”)
を達成。0.06
8.6” (25”)
2.4 (0.056)
62”
6
230
0.25” (1.6”)
3.7” (11”)
0.09
1.9 (0.047)
27”
7
345
0.16” (1.1”)
2.5” (7.1”)
0.15
2.9 (0.062)
18”
9
670
0.08” (0.55”)
1.3” (3.6”)
1.10
16 (0.35)
9”
例えば、
Field of
View
1: 5 sigma continuum sensitivity (Bandwidth=8GHz)
for 1hr
光学的に薄いダスト連続波の観測では、
2: 3 sigma line sensitivity for 1 hr (1 km/s)
距離d～150pc(近傍星形成領域) でも
T=100K, M= 2 x 10-5 M8,
T= 30K, M= 1 x 10-4 M8
T= 10K, M= 5 x 10-4 M8
を5σ検出
d=50kpc(Magellan) でも
T=100K, M = 2 M8,
T= 30K, M = 10 M8
T= 10K, M = 50 M8
を5σ検出
2012/6/28
近傍銀河
36
Cycle 1 Basic Capability
Cycle 1 Basic Capability II
- UV plane/Beam Pattern -
Most Compact Configuration Case (Lmax=160m, t = 10min)
UV Plane@345GHz
Beam@345GHz
y (m)
Antenna Configuration
Side lobes:
below 10%!
x (m)
Most Extend Configuration (Lmax=1000m, t = 10min)
UV Plane@345GHz
Beam@345GHz
y (m)
Antenna Configuration
わずか10分の観測で十分な空間フーリエ成分のサンプリング：
Side lobes:
きれいなビーム形状、低いサイドローブ
below 10%!
=> ALMAは、干渉計装置だが、Snap Shot的な観測が出来る。
2012/6/28
x (m)
近傍銀河
38
ALMA Early Science Cycle1 Capability
- Observing Mode/Operation 観測モードについて
- No sub-array
- Mosaic (up to 150 field)
- No Polarization
- No solar Observation
プロポーザルタイプ
M100
Mosaic (149 fields) at n=115GHz
-Target of Opportunity (ToO)
- Cycle 1 proposalの締め切りまでに提出。
- Only a few ToO proposals are likely to be among the highest ranked.
- (観測されるにしても)トリガーがかかってから3週間程度の時間的な不定性が
ある。数日というタイムスケールでの指定も出来るが保障しない。
- Time Critical Observation (Monitoring)
- 3週間の時間範囲。しかし、Cycle1期間中にわたり繰り返される現象はＯＫ。
- Time-critical observations は、Standard または ToO proposalsとして投稿。
- Director Discretionary Time (DDT)
ACA (Atacama Compact Array)
ACA(7m array + Single Dish) operation
start! (see later)
近傍銀河
2012/6/28
40
Cycle 1 Obs. Modes
ALMA Early Science Cycle1 Limitations I
- Target and Pointing Number • １つのプロポーザルでは、Science Goalsは5つまで。
* Science Goalとは、簡単に言うと、１つの観測装置設定（周波数設定や感
度指定）のこと。
• Target数に制限がある！！！
– １つのScience Goalには、15までの individual sourcesが設定できる (ただし、天
球面上で15 degrees以内)
– 1つのScience Goal上には複数のことなる速度(赤方変移)を持つターゲットを設定でき
るが、１．指定した受信機Bandを出てはいけない。2. 5回までのLOチューニングは許
容される(five separate velocities)。
Pointing
(次のスライドで説明)
Fields
• １つのプロポーザルでは、150 Pointingまでしか駄目。
1つのターゲットに複数のpointingを設定できる（モザイク
やOffset Pointing）。しかし、１つのプロポーザルで合計は
150 Pointingまでである。
X
Target Position
2012/6/28
近傍銀河
41
参考
“five separate velocities”とは何か？
Proposers Guide A6.2. Multiple sources
(3) can be observed with no more than five separate velocities that all fall
within the same receiver band.
Example: CO (5-4) line (rest freq. = 576GHz)
target No.1 (z=1.00)
Band7
target No.2 (z=1.05)
Band7
target No.3 (z=1.10)
Band6
OK
unallowable
１つのScience Goalに、異なる視線速度（赤方偏移）の天体を複数個リストできる。
しかし、速度のずれによるLOの移動は５回までに制限。異なるBandにはみ出ても駄目。
2012/6/28
近傍銀河
42
Cycle 1 Obs. Modes
ALMA Early Science Cycle1 Limitations II
- Other •
•
•
•
The maximum observing time per proposal is 100 hours (Standard Program)
Cycle 1 observations will be scheduled mainly during nighttime.
All Cycle 1 Early Science observing will be conducted on a best effort basis.
Cycle 1 projects that have not been completed by the end of the cycle will
not be carried over to Cycle 2.
Weather Condition
Suitable time fraction in each Band
LupusOphiuchus
shuotdown
M100
Chameleo
n
TaurusOrion
the percentage
2012/6/28
ALMA
Band
Band
3
Band
6
Band
7
Band
9
Fraction of
time
100%
70%
40%
10%
観測可能時間を100%としたとき、
Cycle1観測期間で、それぞれの
Bandの観測が実行できる割合
(予想）。
M83
LMC
M33
SMC, NGC253
of time when the pwv is
近傍銀河
below
1 mm
43
43
Accuracy
ALMA observatory provides calibrator (PI can define it).
• Accuracy of Absolute Amplitude Calibration
– Band 3: good to 5%
– Band 6/Band 7: good to 10%
– Band 9 : good to 20% (Goal)
• Positional Accuracy
about 1/10th of synthetic beam size
(It depends on noise level when a S/N ratio is low. )
2012/6/28
近傍銀河
44
ACA (Atacama Compact Array)
ACAとは干渉計の高い空間分解能を維持しながら、干渉計の最大の弱点である
Resolve-Out(広がった空間成分を観測できない）を補うものである。
• 干渉計最大の弱点
ACA System in Cycle1
(Resolve-Out)
– 9 x 7m antennas array
One configuration
λ/Dmin (baseline = 8.5m ～ 43m Baseline)
– 2～3台 x12m Single Dish (TP: Total Power Array)
この幅よりも大きい空間スケールの構造は検出できない
• （resolve-outと呼ぶ）
ACA Cycle 1 Capability
Dmin
– In Cycle 1, we can use ACA in compact 12-m Array configurations (tminimum
less than
25 scale
m = Lofmax
< 558m) .
※ baselines
OT中の[Largest
angular
source]に相当
– TP array can not observe continuum emission.
12-m Array
Min Baseline
Max Baseline
ACA Allowed?
(7m-array can observe continuum)
Configuratio
(meters)
(meters)
n
– Observation time of ACA
C32-1
15
166
Yes
1
3 x (12-m Array observation time)
2012/6/28
C32-2
15
304
Yes
C32-3
21
443
Yes
C32-4
21
558
Yes
C32-5
26
820
No
43
1091
No
近傍銀河 C32-6
45
ACA (Atacama Compact Array)
12-m main arrayで観測できずに落としてしまった広がった成分(resolve out成分）を
additional arrayである ACA 7m arrayと12m単一鏡のデータをコンバインすることで復
活させる（しかも、高分解能は維持される）。
• ACA System in Cycle1
– 9 x 7m antennas array
やや広がった成分を観測
Single configuration (baseline = 8.5m ～ 43m Baseline)
– 2 x12m Single Dish (TP: Total Power Array) すごく広がった成分を観測
• ACA Cycle 1 Capability
– In Cycle 1, we can use ACA in compact 12-m Array configurations (tminimum
baselines less than 25 m = Lmax < 558m) .
– TP array can not observe continuum emission.
12-m Array
Min Baseline
Max Baseline
ACA Allowed?
(7m-array can observe continuum)
Configuratio
(meters)
(meters)
n
– Observation time of ACA
C32-1
15
166
Yes
1
3 x (12-m Array observation time)
2012/6/28
C32-2
15
304
Yes
C32-3
21
443
Yes
C32-4
21
558
Yes
C32-5
26
820
No
43
1091
No
近傍銀河 C32-6
46
ACA例
Demonstration of Data Combine (M100)
12m main array only
Very Large Telescope (VLT)
FORS
ALMA
band 3, CO(1-0) moment 1
http://almascience.eso.org/almadata/sciver/M100Band3/
2012/6/28
近傍銀河
ALMA Science Verification
Data: M100
47
ACA例
Demonstration of Data Combine (M100)
CO(1-0) Moment Map
12m array (Main array)
+
7m array
2012/6/28
近傍銀河
12m Total Power (single dish)
On the fly mapping
48
ACA例
Demonstration of Data Combine (M100)
12m array
mJy/Beam
CO(1-0) line profile
12m array + ACA
ALMA
ACA
band Recovering
3, CO(1-0)bymoment
1
Very Large Telescope (VLT)
FORS
12m array only
http://almascience.eso.org/almadata/sciver/M100Band3/
2012/6/28
近傍銀河
Velocity [km/s]
49
ACA Simulation
簡単にACA Simulationを体験できるスクリプトが用意されています(黒野氏作成)。
http://alma.mtk.nao.ac.jp/EA-ARC/Tutorials_and_Workshops/Cycle1_Tutorial2012/
スクリプト（サンプルデータ入り)をダウンロードしてCASA上で実行するだけ。
インストラクションのpdfもリンクしてあります。
M51のHaイメージを元に
したACAシミュレーション。
2012/6/28
近傍銀河
50
ACA (Atacama Compact Array)
12-m main arrayで観測できずに落としてしまった広がった成分をACA 7m arrayと12m
単一鏡のデータをコンバインすることで復活させる（しかも、高分解能は維持される）。
• ACA System in Cycle1
– 9 x 7m antennas array
Single configuration (baseline = 8.5m ～ 43m Baseline)
– 2 antennas x12m Single Dish (TP: Total Power Array)
• ACA Cycle 1 Capability
– 12m main arrayの最大基線長 Lmax < 558mの場合にのみACAを使える。
– ACAの観測時間は12m main arrayの観測時間を3倍したもの。
=> ACAを使うときTotal observation time = 12m main arrayの観測時間の4倍
12-m Array
Min Baseline
Max Baseline
ACA Allowed?
– TP arrayは連続波観測が出来ない。
Configuratio
(meters)
(meters)
n
(7m-arrayでは連続波観測できる）
C32-1
15
166
Yes
=> 非常に広がった天体では連続波の
C32-2
15
304
Yes
resolve outを復活させられない。
C32-3
21
443
Yes
（その、さじ加減は以下で説明）
1
2012/6/28
近傍銀河
C32-4
21
558
Yes
C32-5
26
820
No
C32-6
43
1091
No
52
参考
具体的に、ACAが必要かどうかを調べる方法
Angular resolution and Maximum Angular Scale for the six Cycle
1 12-m Array configurations (Proposers Guide Table A.2)
For example
- n = 345GHz
- Spatial resolution = 0.4”
ただし！！
Extended配列（高空間分解能)
ではACAを利用できない。
Proposers Guide A.3参照
つまり、12mアンテナ配列 C32-3が観測で使われる配列である。
この配列では、5”を超える空間スケール構造はResolve Outする
（観測できない）。
そのような観測にはACAを使うことが必要となる。
周波数、分解能、Largest Scaleの値から、OTがACAが必要かどうかを
近傍銀河
2012/6/28
suggestionしてくれる。
53
参考
ACAには連続波観測に関しても制約がある。
Angular resolution and Maximum Angular Scale for the six Cycle
ACAのうちsingle
(TP array)は連続波を観測できない(7m
1 12-m Array dish
configurations
(Proposers Guide Table A.2) arrayは可能)。
逆に言うと、TP arrayのデータを使わないで済む空間スケールまでは連続波観測可。
ACAのうち、連続波観測が出来るスケールを調べる方法
Angular resolution and maximum angular scales for continuum4 observations using
the allowed 12-m Array & ACA combinations (Proposers Guide Table A4)
近傍銀河
つまり、13”までは連続波観測が出来る(7m
array
2012/6/28
+ 12m arrayで事足りる)。
54
Shadowing
Shadowing fraction vs. Declination for the two most compact configurations of the 12-m
Array and for the 7-m Array with a track duration of 2 hours (±1h HA).
2012/6/28
近傍銀河
55
Review Process
• プロポーザルは、5つのCategoriesに分けられる。
• 各Categoryに設置されるReview Panelで科学的審査される。
※各Categoryには 2つ程度のReview Panel(６名程度)が作られる。
• High priority proposalになる可能性が高いものは技術審査を受け、観測
実現不可なProposalを除く。
• 全プロポーザルで採点の高い順からHigh priority proposalを採択する。
ただし、以下の割合となるようにされる。
-22.5% for East Asia (EA);
-33.75% for Europe (EU);
-33.75% for North America (NA);
-10% for Chile.
Review Panelによる審査は10月-11月に行われる予定である。
2012/6/28
近傍銀河
56
Cycle 0の経験より
• 112件/919件が採択 (９倍と言う倍率）
• Conservativeな提案が多く採択
• 観測実施に苦労しCycle0は５ヶ月延長
特にBand 9 の観測実施は特に困難
Cycle0 プロポーザル審査 ”傾向”
• Cycle0の限られた時間/装置で確実に成果の出る提案 (研究実績、接点、継続）
• ALMAでなければならない観測提案（SMAなどでできるものは低評価）
• 上記の背景、審査員の得意・不得意により採択分野に偏りがあったカテゴリーが存
在した。
審査参加者からのインタビュー
• 2週間程度で一人80件以上のプロポーザルを審査する。よって、
• 何をしたいのか、観測の位置づけ、戦略を論理的に簡潔に訴えて欲しい
• 図などを有効に使い、しっかりした印象を残すようにして欲しい。
• たくさん詰め込むと読みづらい
• 早めに準備し”プロポーザルとしての完成度”を上げて欲しい(惜しいものが多数）
• 英語の問題よりも、内容が問題だった。
• 理論や類推などを元にしてXXが見えれば大発見的な論理だけでは弱い。さらに一歩、
XXが見えなかった場合でも論文になるような意義を書くと強い。
近傍銀河
2012/6/28
57
Summary of Cycle1 Capablity
•
•
•
•
Call for Proposal is scheduled the end of May.
Proposal submission deadline is scheduled 12th of July.
Total observation time of 12m main array is 800hours.
Compared with Cycle0,
The sensitivity: x 2
The maximum spatial resolution: x 2.5 (1.2" - 0.19" @345GHz).
ACA is available.
Summary of Most Extended Configuration Lmax= 1km
( )<=Most Compact Lmax=160m
Band
Frequency
(GHz)
Angular Resolution
Maximum
Scale
Flux *1
(mJy)
Tb *2
(K)
Field of
View
3
100
0.57” (3.7”)
8.6” (25”)
0.06
2.4 (0.056)
62”
6
230
0.25” (1.6”)
3.7” (11”)
0.09
1.9 (0.047)
27”
7
345
0.16” (1.1”)
2.5” (7.1”)
0.15
2.9 (0.062)
18”
9
670
0.08” (0.55”)
1.3” (3.6”)
1.10
16 (0.35)
9”
1: 5 sigma continuum sensitivity (Bandwidth=8GHz) for 1hr
2: 3 sigma line sensitivity for 1 hr (1 km/s)
2012/6/28
近傍銀河
58
2012/6/28
近傍銀河
59
以下、資料
Materials
2012/6/28
近傍銀河
60
ALMAによるサイエンス例
2012/6/28
近傍銀河
61
The narrow dust ring around Fomalhaut
(Boley +12, Cycle0 paper)
Optical images trace micron-sized grains, which are
strongly affected by stellar radiation.
Radio continuum trace millimeter-sized grains, which
trace parent bodies.
=> ALMA high spatial resolution observation.
© ALMA (ESO/NAOJ/NRAO).
Visible image: the NASA/ESA (HST)
2012/6/28
ALMA obs. Suggest that debris confined by shepherd
planets is the most consistent with the ring’s
近傍銀河
morphology.
62
Distributions of Deuterated Molecules
in TW Hya Protoplanetary Disk
(Oberg +12, science verification)
integrated intensity,
ALMA (SV band6)
2012/6/28
intensity weighted
velocity field,
TW Hya is neayby protoplanetary disk
(d=50pc).This is HCO+(4-3) maps from
TW Hya, with white continuum contours
at 3 and 100 sigma (CASA home page).
SMA (Qi et al. 2008)
近傍銀河
63
[CII]158um emission at z=5
(Wagg+12, science verification)
• [CII] line detection in a pair of gas-rich galaxies
30
25
20
Flux Density [mJy]
Flux Density [mJy]
25
30
BR1202-0725 North
[CII]
z=4.69
15
10
5
0
BR1202-0725 South
[CII]
z=4.69
20
15
10
5
0
-5
-5
-600
-400
-200
0
200
Velocity Offset [km/s]
400
600
L[CII] = 10.0 x 109 L⊙
L⊙
-800
-600
-400
-200
0
Velocity Offset [km/s]
200
400
L[CII] = 6.5 x 109
[CII]-to-FIR ratio ~ 0.1 – 1%
The total observing time 25 min (on-source)
Follow up observation of K.Ohta +96, Iono +06
2012/6/28
20h近傍銀河
SMA obs. => only 3 sigma (Iono + 06)
64
[NII]205um emission at z=5
(Nagao+12, cycle 0 paper)
• The first measurement of the [NII]/[CII] flux ratio in
high-z galaxies (SMGs are chemically evolved)
2012/6/28
Total observing time 3.6hrs
近傍銀河
65
2012/6/28
近傍銀河
66