Development of a Wide-Wavelength-Coverage Integral Field Spectrograph Unit to Probe Galaxy Evolution

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15H02062
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 本原 顕太郎 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (90343102)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 尾崎 忍夫 国立天文台, TMT推進室, 特任研究員 (60532710) ; 児玉 忠恭 国立天文台, ハワイ観測所, 准教授 (80343101)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 面分光 / 近赤外線分光 / 銀河形成 / 銀河進化 / すばる望遠鏡 / TAO望遠鏡

Outline of Annual Research Achievements

・SWIMSの最終調整とすばる望遠鏡持ち込み：SWIMSにすべてのフィルター及び分散素子を組み込んで冷却試験を複数回行った。前年度に判明した検出器位置ずれの修正を行った結果、撮像モード、分光モードともに最終結像性能が要求仕様である2ピクセル以下とすることに成功した。輝線ランプによる試験から分光モード時の波長分散が、0.5秒角スリットでλ/Δλ=700-1000と設計通りであることも確認できた。また、熱パスの増強などにより検出器温度も要求仕様である85K以下を達成できた。この温度での検出器評価を行い、読み出しノイズ(<20e- rms)、ダークカレント(<0.3e-/s)ともに要求仕様を満たしていることを確認した。さらに、SWIMSを望遠鏡シミュレータに取り付けて傾き変形試験を行った。変形による像位置の移動は最大でも2ピクセル程度であり、設計時の要求を満たしている。平成28年1月には研究協力機関である国立天文台ハワイ観測所より正式に持ち込み許可を得た。これにより、平成29年度初頭にSWIMSをすばる望遠鏡に持ち込む準備がすべて完了した。
・面分光ユニットの開発：平成28年度は特殊アルミ材であるRSA443を購入し、これにニッケルメッキをしたうえで超精密加工で鏡面加工を施し、液体窒素温度での冷却試験を行った。結果、面形状変形がほとんど見られず、RSA443にニッケルメッキを乗せたものが低温反射光学系に最適であることが明らかにできた。これにより、面分光ユニットの各種ミラーの制作の準備が完了した。
・観測計画の立案：当初想定していたよりもすばる望遠鏡での観測夜数が少なくなることが確定したため、試験項目の絞り込みを行い、最低限面分光ユニットの性能評価ができる観測計画を検討した。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

当初予定していたすばる望遠鏡への持ち込み時期が、研究協力機関である国立天文台ハワイ観測所の受け入れ態勢が整わないために大幅に遅れることとなってしまった。当初は平成28年度中に輸送を開始できる予定であったが、最終的な受け入れの許可が平成29年1月になった。その結果、SWIMSのハワイへの発送は平成29年6月ごろ、到着するのは同8月ごろの予定である。また、すばる望遠鏡のドーム床ハッチの破損事故により、当初平成28年度に行う予定であったすばる望遠鏡の主鏡の再蒸着作業が平成29年10月-12月に行われることになり、その間の観測時間が無くなったため、SWIMSに割り当てることがができる観測夜が大幅に減ってしまい、観測開始は平成29年度末となった。このため、当初予定より1年程度の遅れが生じている。

Strategy for Future Research Activity

現在観測開始は遅れているものの、装置の開発自体は順調に進んでいる。平成29年度にはSWIMSをハワイに輸送する手続きをすでに開始しており、8月に現地に到着して組み立てと実験室試験を行う。その後、12月に山頂ドームにSWIMSを輸送し、平成29年度末にかけて望遠鏡にSWIMSを搭載して実際の観測を開始する。これと並行して面分光ユニットのための各種ミラーの製造および構造体の制作を行い、これを組み立て・形状測定を行ったうえでハワイに輸送する。年度末にSWIMSに組み込み、観測を行うことにより、当初予定に比べて一年の遅れで観測を開始する予定である。

Research Products

• [Journal Article] Extremely Red Submillimeter Galaxies: New z>4-6 Candidates Discovered using ALMA and Jansky VLA (2017)
  • Author(s): Ikarashi S., Ivison R. J., Caputi K. I., Nakanishi K., Lagos C. D. P., Ashby M. L. N., Aretxaga I., Dunlop J. S., Hatsukade B., Hughes D. H., Iono D., Izumi T., Kawabe R., Kohno K., Motohara K., et al.
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 835 Pages: 286
  • DOI: 10.3847/1538-4357/835/2/286
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Spatially resolved CO SLED of the Luminous Merger Remnant NGC 1614 with ALMA (2017)
  • Author(s): Saito T., Iono D., Xu C. K., Sliwa K., Ueda J., Espada D., Kaneko H., K&ouml;nig S., Nakanishi K., Lee M., Yun M. S., Aalto S., Hibbard J. E., Yamashita T., Motohara K., Kawabe R.
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 835 Pages: 174
  • DOI: 10.3847/1538-4357/835/2/174
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Merger-induced Shocks in the Nearby LIRG VV 114 through Methanol Observations with ALMA (2017)
  • Author(s): Saito T., Iono D., Espada D., Nakanishi K., Ueda J., Sugai H., Takano S., Yun M. S., Imanishi M., Ohashi S., Lee M., Hagiwara Y., Motohara K., Kawabe R.
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 834 Pages: 6
  • DOI: 10.3847/1538-4357/834/1/6
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The SXDF-ALMA 2-arcmin^2 Deep Survey: Stacking Rest-frame Near-infrared Selected Objects (2016)
  • Author(s): Wang W.-H., Kohno K., Hatsukade B., Umehata H., Aretxaga I., Hughes D., Caputi K. I., Dunlop J. S., Ikarashi S., Iono D., Ivison R. J., Lee M., Makiya R., Matsuda Y., Motohara K., et al.
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 833 Pages: 195
  • DOI: 10.3847/1538-4357/833/2/195
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] NIR camera and spectrograph SWIMS for TAO 6.5m telescope: array control system and its performance (2016)
  • Author(s): Terao Y., Motohara K., Konishi M., Takahashi H., Kato N. M., Kitagawa Y., Kobayakawa Y., Ohashi H., Tateuchi K., Todo S.
  • Journal Title: High Energy, Optical, and Infrared Detectors for Astronomy VII : Proceedings of SPIE Volume: 9915 Pages: 99151W
  • DOI: 10.1117/12.2232014
  • Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] NIR camera and spectrograph SWIMS for TAO 6.5m telescope: overview and development status (2016)
  • Author(s): Motohara K., Konishi M., Takahashi H., Kato N. M., Kitagawa Y., Kobayakawa Y., Terao Y., Ohashi H., Aoki T., Doi M., et al.
  • Journal Title: Ground-based and Airborne Instrumentation for Astronomy VI : Proceedings of SPIE Volume: 9908 Pages: 99083U
  • DOI: 10.1117/12.2231386
  • Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Fabrication of a wide-field NIR integral field unit for SWIMS using ultra-precision cutting (2016)
  • Author(s): Kitagawa Y., Yamagata Y., Morita S.-y., Motohara K., Ozaki S., Takahashi H., Konishi M., Kato N. M., Kobayakawa Y., Terao Y., Ohashi H.
  • Journal Title: Advances in Optical and Mechanical Technologies for Telescopes and Instrumentation II : Proceedings of SPIE Volume: 9912 Pages: 991225
  • DOI: 10.1117/12.2231931
  • Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] SXDF-ALMA 2-arcmin^2 deep survey: 1.1-mm number counts (2016)
  • Author(s): Hatsukade B., Kohno K., Umehata H., Aretxaga I., Caputi K. I., Dunlop J. S., Ikarashi S., Iono D., Ivison R. J., Lee M., Makiya R., Matsuda Y., Motohara K., Nakanishi K., Ohta K., Tadaki K.-i., Tamura Y., Wang W.-H., Wilson G. W., Yamaguchi Y., Yun M. S.
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 68 Pages: 36
  • DOI: 10.1093/pasj/psw026
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Spatially resolved radio-to-far-infrared SED of the luminous merger remnant NGC 1614 with ALMA and VLA (2016)
  • Author(s): Saito T., Iono D., Xu C. K., Ueda J., Nakanishi K., Yun M. S., Kaneko H., Yamashita T., Lee M., Espada D., Motohara K., Kawabe R.
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 68 Pages: 20
  • DOI: 10.1093/pasj/psv136
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] 近赤外線2色同時多天体分光撮像装置SWIMSの検出器駆動システムの開発と評価 (2017)
  • Author(s): 寺尾恭範
  • Organizer: 日本天文学会春季年会
  • Place of Presentation: 九州大学(福岡県福岡市)
  • Year and Date: 2017-03-15 – 2017-03-18
• [Presentation] 近傍LIRGの星形成活動 (2017)
  • Author(s): 大橋宗史
  • Organizer: 日本天文学会春季年会
  • Place of Presentation: 九州大学(福岡県福岡市)
  • Year and Date: 2017-03-15 – 2017-03-18
• [Presentation] 高空間分解 Pa α α 輝線撮像で探る近傍 clumpy 銀河の星形成活動 (2017)
  • Author(s): 北川祐太朗
  • Organizer: 日本天文学会春季年会
  • Place of Presentation: 九州大学(福岡県福岡市)
  • Year and Date: 2017-03-15 – 2017-03-18
• [Presentation] 近赤外線観測装置SWIMSの低温結像性能評価 (2016)
  • Author(s): 大橋宗史
  • Organizer: 日本天文学会秋季年会
  • Place of Presentation: 愛媛大学(愛媛県松山市)
  • Year and Date: 2016-09-14 – 2016-09-16
• [Presentation] 近赤外線2色同時多天体分光撮像装置SWIMSの検出器性能評価 (2016)
  • Author(s): 寺尾恭範
  • Organizer: 日本天文学会秋季年会
  • Place of Presentation: 愛媛大学(愛媛県松山市)
  • Year and Date: 2016-09-14 – 2016-09-16
• [Presentation] Paα輝線で探る近傍LIRGの空間分解された星形成活動 (2016)
  • Author(s): 北川祐太朗
  • Organizer: 日本天文学会秋季年会
  • Place of Presentation: 愛媛大学(愛媛県松山市)
  • Year and Date: 2016-09-14 – 2016-09-16
• [Presentation] NIR camera and spectrograph SWIMS for TAO 6.5m telescope: overview and development status (2016)
  • Author(s): K. Motohara
  • Organizer: SPIE Astronomical Telescopes + Instrumentation
  • Place of Presentation: Edinburgh (UK)
  • Year and Date: 2016-06-26 – 2016-07-01
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Fabrication of a wide-field NIR integral field unit for SWIMS using ultra-precision cutting (2016)
  • Author(s): Y. Kitagawa
  • Organizer: SPIE Astronomical Telescopes + Instrumentation
  • Place of Presentation: Edinburgh (UK)
  • Year and Date: 2016-06-26 – 2016-07-01
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] NIR camera and spectrograph SWIMS for TAO 6.5m telescope: array control system and its performance (2016)
  • Author(s): Y. Terao
  • Organizer: SPIE Astronomical Telescopes + Instrumentation
  • Place of Presentation: Edinburgh (UK)
  • Year and Date: 2016-06-26 – 2016-07-01
  • Int'l Joint Research
• [Remarks] SWIMS Wiki
  • URL: http://www.ioa.s.u-tokyo.ac.jp/TAO/swims/