面分光ユニットSWIMS-IFUの開発とそれを用いた近傍LIRGの観測的研究

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20J21493
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 櫛引 洸佑 東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2020-04-24 – 2023-03-31
• Keywords: 面分光 / 近赤外線天文学 / 超精密切削加工 / 銀河形成進化

Outline of Annual Research Achievements

面分光は天体像を分解して並べなおすことで二次元の視野全体にわたる空間分解した分光情報を取得する観測手法である。本研究ではTAO6.5m望遠鏡の近赤外線観測装置SWIMSに面分光機能を追加するイメージスライサー型の面分光ユニットSWIMS-IFUの開発を進めてきた。
2022年度は2022年3月に実施した国立天文台ハワイ観測所すばる望遠鏡での試験観測データによるSWIMS-IFUの性能評価を進めた。主に結像性能、効率、迷光の3点について詳細な評価を行った。結像性能はSWIMS-IFU内の二つの結像面について、どちらも設計とよく一致する結果が確認された。一方で効率は波長に応じて50-75%の値であったが、0.9-1.5umの波長範囲では期待される値とよく一致するのに対して、1.5-2.5umの範囲では期待される値の0.8-0.86倍という低い値となった。この原因は現状明らかになっておらず、各光学素子の効率測定など詳細な調査が必要となる。また、試験観測時には2.1umより長波長側に熱放射が原因と考えられる迷光が見られたが、光線追跡による解析を行い原因を明らかにし、対策を講じることで改善することに成功した。以上の評価からSWIMS-IFUはほぼ設計通りに完成したことが確認された。これは我々の超精密加工を活用した光学素子開発および精密組み上げの技術が複雑なイメージスライサー型の面分光ユニットを設計通りに開発できることを実証した重要な結果である。
また、SWIMS-IFUの二度目の試験観測と初の科学観測が2022年12月に予定されていたが、マウナロア山の噴火という天災により有効なデータの取得ができなかった。
今後はTAO6.5m望遠鏡での科学成果創出へ向けて、新たな面分光ユニットの開発を進めていく。

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Development status of a near-infrared integral field unit SWIMS-IFU (2022)
  • Author(s): Kushibiki, K.; Ozaki, S.; Takeda, M.; Hosobata, T.; Yamagata, Y.; Morita, S.; Nakagawa, K.; Saiki, T.; Ohtake, Y.; Tsuzuki, T.; Mitsui, K.; Okita, H.; Motohara, K.; Takahashi, H.; Konishi, M.; Kato, N. M.; Koyama, S.; Chen, N.; Homan, S.; Yasuda, A.
  • Journal Title: Proceedings of the SPIE Volume: 12188 Pages: -
  • DOI: 10.1117/12.2627205
• [Journal Article] Diamond machining of two-in-one optical element including slice mirror array for near-infrared integral-field spectrograph (2022)
  • Author(s): Takeda, Masahiro; Kushibiki, Kousuke; Hosobata, Takuya; Yamagata, Yutaka; Morita, Shinya; Saiki, Takao; Nakagawa, Keiichi; Ohtake, Yutaka; Motohara, Kentaro; Ozaki, Shinobu; Tsuzuki, Toshihiro; Takahashi, Hidenori; Konishi, Masahiro
  • Journal Title: Proceedings of the SPIE Volume: 12188 Pages: -
  • DOI: 10.1117/12.2625703
• [Presentation] Development and on-sky performance evaluation of a near-infrared integral field unit for SWIMS (2023)
  • Author(s): 櫛引洸佑（東京大学）
  • Organizer: 2023年光赤天連学位論文発表会
• [Presentation] Development of SWIMS-IFU (2023)
  • Author(s): 本原顕太郎（国立天文台、東京大学）、櫛引洸佑（東京大学）
  • Organizer: The First SUPER-IRNET Workshop ~ Rebooting Our In-Person Collaboration ~
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Development status of a near-infrared integral field unit SWIMS-IFU (2022)
  • Author(s): Kushibiki, K.; Ozaki, S.; Takeda, M.; Hosobata, T.; Yamagata, Y.; Morita, S.; Nakagawa, K.; Saiki, T.; Ohtake, Y.; Tsuzuki, T.; Mitsui, K.; Okita, H.; Motohara, K.; Takahashi, H.; Konishi, M.; Kato, N. M.; Koyama, S.; Chen, N.; Homan, S.; Yasuda, A.
  • Organizer: SPIE Astronomical Telescopes + Instrumentation 2022
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Diamond machining of two-in-one optical element including slice mirror array for near-infrared integral-field spectrograph (2022)
  • Author(s): Takeda, Masahiro; Kushibiki, Kousuke; Hosobata, Takuya; Yamagata, Yutaka; Morita, Shinya; Saiki, Takao; Nakagawa, Keiichi; Ohtake, Yutaka; Motohara, Kentaro; Ozaki, Shinobu; Tsuzuki, Toshihiro; Takahashi, Hidenori; Konishi, Masahiro
  • Organizer: SPIE Astronomical Telescopes + Instrumentation 2022
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 近赤外線面分光ユニットSWIMS-IFU：すばる望遠鏡でのファーストライト (2022)
  • Author(s): 櫛引洸佑（東京大学）、尾崎忍夫（国立天文台）、竹田真宏、細畠拓也、山形豊（理研）、森田晋也（東京電機大学）、中川桂一、佐伯峻生、大竹豊（東京大学）、都築俊宏、三ツ井健司、沖田博文（国立天文台）、本原顕太郎（国立天文台、東京大学）、高橋英則、小西真広、小山舜平、小山舜平、陳諾、穂満星冴（東京大学）
  • Organizer: 日本天文学会 2022年秋季年会
• [Presentation] 近赤外線面分光ユニットSWIMS-IFUの開発とファーストライト観測 (2022)
  • Author(s): 櫛引洸佑（東京大学）、尾崎忍夫（国立天文台）、竹田真宏、細畠拓也、山形豊（理研）、森田晋也（東京電機大学）、中川桂一、佐伯峻生、大竹豊（東京大学）、都築俊宏、三ツ井健司、沖田博文（国立天文台）、本原顕太郎（国立天文台、東京大学）、高橋英則、小西真広、小山舜平、小山舜平、陳諾、穂満星冴（東京大学）
  • Organizer: 2022年度光赤天連シンポジウム「2030年代の天文学と光赤外地上・スペース計画：日本の戦略」