スパースモデリングによるALMA望遠鏡イメージングの新展開

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国際プロジェクト、イベント・ホライゾン・テレスコープ(EHT)は2019年4月、2022年5月にそれぞれM87楕円銀河と天の川銀河の中心にある巨大ブラックホールシャドウの画像を発表した。EHTは地球規模の巨大な電波干渉計であり、この撮像のために日本チームが中心となってスパースモデリングを用いた新たなイメージング法を開発した。この方法は新たな電波干渉計イメージング法として期待されている。本研究ではチリにある高性能電波干渉計であるALMA望遠鏡のために、スパースモデリングに基づく専用のイメージングのソフトウェア環境を構築することが目的である。ALMAはEHTに望遠鏡が多いためデータ量も多く、イメージングのための計算量が多い。一方でEHTに比べて雑音が少ないため、シンプルなアルゴリズムでも十分に良い画像が得られる。初年度は，イメージングの最も大事な撮像アルゴリズムの部分を高速化した。2021年度はソフトウェアのプロトタイプを公開し、既存のCLEAN法と比較して本手法の結果が良いのかという点を天文学者との共同研究を通じて検証した。その結果、既存の方法を改善するものとなりうることを確認している。2022年度はアルゴリズムの高速化とインストール環境の改善を行った。電波干渉計では、望遠鏡ごとに感度と位相が時々刻々変化する。このゲインと呼ばれる量を望遠鏡ごと調整しなければ正しい画像は得られない。ゲインの調整はセルフ・キャリブレーションと呼ばれる。2021年度は本研究の一環としてセルフ・キャリブレーションの新たなアルゴリズムを開発した。新たなアルゴリズムは十分高速に動作するため、このアルゴリズムを実装し、検証を行った。2022年度はこの新たなアルゴリズムの検証を詳細に行った。この結果については昨年度より論文を執筆中である。他にも共同研究を通じた論文の執筆を行なっている。