南極12mテラヘルツ望遠鏡計画が切り拓く新たな銀河研究

2026-07-08 筑波大学

筑波大学を中心とする研究グループは、計画中の南極12mテラヘルツ望遠鏡(ATT12)の観測性能をシミュレーションにより評価し、宇宙初期の銀河形成研究に大きく貢献する可能性を示した。南極内陸部は大気中の水蒸気が極めて少ないため、通常は地上観測が難しい遠赤外線・テラヘルツ波の観測に最適な環境である。解析の結果、ATT12に搭載予定の広視野多色撮像カメラは、宇宙誕生から10億年未満の遠方銀河や、可視光では塵に遮られて観測できない銀河を100万~1000万個規模で発見できる可能性が示された。また、搭載予定の分光器により、銀河内部のガス密度や元素組成を測定し、星形成や銀河進化の詳細な物理過程を解明できる見通しも得られた。本研究は、ATT12が宇宙初期から銀河形成最盛期に至る「隠れた星形成」の実態や銀河進化の歴史を明らかにする重要な観測基盤となることを示した。研究成果は『Publications of the Astronomical Society of Japan』に掲載された。

南極12mテラヘルツ望遠鏡計画が切り拓く新たな銀河研究

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)

<関連情報>

ATT12:塵に覆われた銀河を探るための南極12メートルテラヘルツ望遠鏡 I. 装置感度と期待される科学成果 ATT12: The Antarctic 12 m terahertz telescope for studies of dusty galaxies. I. Instrument sensitivity and science forecasts

Koki Wakasugi,Takuya Hashimoto,Nario Kuno,Yu Nagai,Naomasa Nakai,Ken Mawatari,Masumichi Seta,Shun Ishii,Shunsuke Honda,Mana Ito,…
Publications of the Astronomical Society of Japan  Published:27 April 2026
DOI:https://doi.org/10.1093/pasj/psag048

Abstract

We present a feasibility study of the Antarctic 12 m Terahertz Telescope (ATT12), a next-generation facility to be constructed at New Dome Fuji in Antarctica, designed to open up the far-infrared and terahertz windows for extragalactic astronomy. While ATT12 will enable a wide range of Galactic and extragalactic science, this paper focuses on its potential for studies of dusty star-forming galaxies (DSFGs) across cosmic time. Using realistic atmospheric transmission models and the planned instrumental specifications of heterodyne spectrometers and wide-field multi-color continuum cameras, we assess the expected sensitivity and scientific capabilities of ATT12. We show that spectroscopic observations will enable detections of [C ii] 158μm from galaxies with log(LIR/L⦿) ≳ 12 out to z∼7 ⁠, while [O iii] 88μm will remain observable for HyLIRG-class systems (logLIR/L⦿ ≳ 13⁠⁠) up to z∼10 ⁠. Line ratios including [O iii] 52/88μm, [N ii]122/205μm, and [O iii]/[N iii] will provide unique diagnostics of electron density and O/Nabundance at z∼4–8. Wide-field continuum surveys with the continuum cameras (KIDS-1/2; 300–850 GHz) will reach confusion-limited depths of ∼1–2 mJy over 10000 deg⁠, detecting of order 106–107 DSFGs with LIR ≳ 1012L⦿ at z≲5 and ≲103–104 HyLIRGs with LIR ≳ 1013 up to z∼7 or even higher. Higher-frequency MKID cameras (KIDS-3/4; >850 GHz) are designed for targeted follow-up observations and to extend coverage toward the THz regime. Taken together, ATT12 will provide the first statistically representative samples of dusty galaxies across cosmic time and, through synergy with ALMA, JWST, and the proposed FIR Probe PRIMA, will establish a multi-wavelength framework in which ATT12 discovers large samples through wide-area surveys, ALMA provides high-resolution follow-up of gas and ISM structure, JWST probes stellar populations and metallicity in the rest-frame optical/near-infrared, and PRIMA delivers ultra-sensitive far-infrared spectroscopy from space.

1701物理及び化学
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