| 研究課題/領域番号 |
24K00683
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分16010:天文学関連
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| 研究機関 | 国立天文台 |
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研究代表者 |
尾崎 忍夫 国立天文台, 先端技術センター, 講師 (60532710)
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| 研究分担者 |
石垣 剛 岩手大学, 理工学部, 教授 (40312384)
服部 尭 国立天文台, ハワイ観測所, RCUH職員 (40450192)
大内 正己 東京大学, 宇宙線研究所, 教授 (40595716)
松田 有一 国立天文台, アルマプロジェクト, 助教 (20647268)
矢島 秀伸 筑波大学, 計算科学研究センター, 准教授 (10756357)
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| 研究期間 (年度) |
2024-04-01 – 2028-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
18,590千円 (直接経費: 14,300千円、間接経費: 4,290千円)
2027年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2026年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2025年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2024年度: 15,470千円 (直接経費: 11,900千円、間接経費: 3,570千円)
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| キーワード | 観測天文学 / 可視光 / 分光器 / 面分光 / Thirty Meter Telescope / 銀河形成 / 銀河間ガス / 面分光ユニット |
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| 研究開始時の研究の概要 |
宇宙初期では銀河間に分布するガスが銀河に降り積もり銀河での爆発的な星形成の材料を供給した可能性があると考えられているが、まだ観測的に確認されていない。また、宇宙誕生後、完全電離していたガスは宇宙の冷却とともに中性になったが、現在の銀河間ガスはほぼ完全電離している。この電離メカニズムはいまだに不明である。我々は宇宙初期の銀河ガスから放射される僅かな放射を、超大型望遠鏡Thirty Meter Telescopeの可視光分光器WFOSの面分光ユニットを用いて捉えることによって、これらの謎を解き明かす。本研究は面分光ユニット開発へ向けた技術開発と実証試験を行うものである。
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| 研究実績の概要 |
本研究課題は次世代超大型望遠鏡Thirty Meter Telescope (TMT)の第一期観測装置である広視野可視光撮像分光装置Wide Field Optical Spectrometer (WFOS)に組み込む面分光ユニット (Integral Field Unit;IFU) 開発へ向けた基礎技術開発を行うものである。IFUとは銀河などの広がりを持った天体の各場所のスペクトルを１度の露出で得る面分光観測を可能とする光学ユニットである。口径30mの大集光力を誇るTMTならば、すばる望遠鏡などの現在最大の8-10mクラス望遠鏡では検出が難しい、遠方宇宙の銀河間ガスや銀河ハローからの微弱な光も検出することができると期待され、銀河の形成進化の理解が飛躍的に進むと考えられている。WFOS IFUはこれら大きな構造をもつ天体の観測に最適化させて広い視野を持つように設計されており、その視野の広さは計画中30mクラス望遠鏡に搭載予定の面分光装置の中で群を抜いてる。そのため、30mクラス望遠鏡時代において銀河間ガスや銀河ハローの研究において活躍が期待される。
本研究課題では、１）IFUの要となる光学素子であるイメージスライサーの製造工程を確立させ、２）高い組立精度が要求されるIFUの組立調整手法を確立し、３）大気放射よりも微弱な天体からの光を検出するため、得られたデータに残る系統誤差の補正手法を確立させる。４）さらに、これら基礎技術開発で得られた技術実証のためのIFUを製作し、すばる望遠鏡で稼働中の可視光撮像分光装置FOCASに組み込んで実証試験を実施する。
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| 現在までの達成度 |
現在までの達成度
3: やや遅れている
理由
本研究期間初年度の2024年度は観測波長域である310-1000nmにおいて98%以上の反射率を達成する反射コーティングの試作を行った。懸案であった製造誤差に伴う特定波長における反射率低下は見られなかったものの、全体的に数%程度目標反射率に足りない結果となった。これはコーティング時の加工プロセスを見直すことで改善できると見込まれている。またイメージスライサー製造における最大の技術課題について、試験加工を行い、問題なく加工できることを確認することができ、大きな前進となった。
調整手法に関しては、望遠鏡の射出瞳・IFU内の瞳像位置に置かれるバッフル・分光器内の瞳像位置に置かれるバッフルを同時に観察できるモジュールを考案し、その設計を完了させた。光学調整時にはこれら３つの像の位置が一致するように調整する。
系統誤差補正手法については、2023年度までに、補正することで系統誤差を大気放射によるポアソンノイズ以下に抑えられることを確認できており、2024年度はより現実に近い状況でのシミュレーションを行うための準備を行った。
技術実証用のIFUに関しては、光学設計を完了させて、機械系の概念設計を実施した。しかしFOACS内部の構造物と干渉することが判明したため、修正設計を行った。この設計を基に3Dプリンターで実寸モデルを作成し、FOCAS内に組み込んで確認したところ、干渉しないことを確認した。
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| 今後の研究の推進方策 |
2025年度はイメージスライサーの組立治具の改良を行い、組立試験を行う。現状でも目標精度を達成できているが、原理的にはもっと良い精度を達成可能なはずであり、安定的に目標精度を達成できるように改良する。コーティングプロセスを見直し、再度コーティング試験を行う。イメージスライサー製造に必要な要素技術は概ね確立することができたので、技術実証用IFUのイメージスライサー製造計画について検討する。系統誤差補正手法については、より現実的な状況でのシミュレーションを実施する。また技術実証用IFUの機械系詳細設計を実施し、製造を開始する。
2026年度以降は、技術実証用IFUの組立・調整を行い、すばる望遠鏡での実証試験を行う。
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