Mapping Stellar Systems Birth and Death with NIR Polarized Imaging at AU scales.

2019 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19H00703
• 研究機関: 国立天文台
• 研究代表者: 工藤 智幸 国立天文台, ハワイ観測所, RCUH職員 (80591495)
• 研究分担者: Guyon Olivier 国立天文台, ハワイ観測所, RCUH職員 (90399288) ; Lozi Julien 国立天文台, ハワイ観測所, RCUH職員 (20806658) ; 橋本 淳 大学共同利用機関法人自然科学研究機構(新分野創成センター、アストロバイオロジーセンター、生命創成探究, アストロバイオロジーセンター, 特任助教 (20588610)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 光学赤外線天文学 / 補償光学 / 偏光 / 星・惑星系形成 / 晩期型星

研究実績の概要

本研究では、星の生と死に関わる情報を引き出すための「偏光観測」を、すばる望遠鏡に搭載された極限補償光学システム(SCExAO)を使って進めていく。偏光観測用の機械系のアップグレードと、制御系ソフトウェアの整備を行い、若い恒星を取り巻く原始惑星系円盤や、年老いた晩期型星の質量放出現象の観測を進めることで、我々の太陽系の成り立ちと、将来への進化過程の解明に挑む。

SCExAOによる高度な波面制御技術を用いた高解像度観測と、新規開発の近赤外線偏光撮像能力の組み合わせを用いて、恒星の極近傍における塵から散乱光を高い感度で捉える。若い恒星の周囲を取り巻く原始惑星系円盤の多様性と、年老いた晩期型星の質量放出現象の解明を進め、星の生と死に関わる主要な物理過程を探っていくことを目的とする。

今年度は、新規搭載する極限高感度近赤外線高速撮像カメラ「C-RED-1」の購入手続きを開始した。C-RED-1は近赤外線で1秒間に最大3500フレームの読み出しが可能な高感度、低ノイズの世界で唯一の検出器である。また、偏光観測用の各種光学素子や制御ステージ等の購入も行い、詳細設計を開始した。光学系の最適化も進め、SCExAO全体としての性能向上に努めるとともに、制御ソフトウェアのアップデートも継続していった。同時に、既存の近赤外線面分光装置「CHARIS」へ偏光機能も追加し、性能評価及び試験観測を並行して行った。装置の設計概要と初期成果はSPIEにて報告・出版した。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

新型コロナウィルスを起因としたハワイ州全域の行動制限命令に伴い、所属機関の方針を受け、作業困難となる期間が生じた。また、新カメラであるC-RED-1の到着も遅れ、初年度内での調整は不可能であった。

しかし、偏光用の光学設計と各種素子や制御ステージ等の準備は概ね順調であり、
既存の装置であるCHARISへの機能追加は問題なく遂行し、試験観測による初期成果もSPIEにて報告している。

今後の研究の推進方策

新規購入したC-RED-1カメラの調整と試験観測を進める。SCExAO光学系全体と合わせた最適化を進め、ノイズを極限まで下げたオペレーションを目指す。偏光観測用の高速制御光学素子を組み合わせた試験を進め、調整を繰り返し行っていく。

本カメラは近赤外線で1秒間に最大3500フレームの読み出しが可能な世界で唯一の検出器である。この膨大なデータを効率よく処理できるよう、高性能サーバーを構築し、ソフトウェアの準備と解析の最適化も平行して進める。

研究成果

• [国際共同研究] The Univ. of Sydney(オーストラリア)
  • 国名: オーストラリア
  • 外国機関名: The Univ. of Sydney
• [国際共同研究] Caltech/NASA Goddard Space Flight Ctr./Princeton Univ.(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: Caltech/NASA Goddard Space Flight Ctr./Princeton Univ.
  • 他の機関数: 2
• [国際共同研究] Leiden Observatory(オランダ)
  • 国名: オランダ
  • 外国機関名: Leiden Observatory
• [国際共同研究] Observatoire de la Cote d'Azur(フランス)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: Observatoire de la Cote d'Azur
• [雑誌論文] New NIR spectro-polarimetric modes for the SCExAO instrument (2020)
  • 著者名/発表者名: Julien Lozi, Olivier Guyon, Tomoyuki Kudo, Jin Zhang, Nemanja Jovanovic, Barnaby Norris, Marc-Antoine Martinod, Tyler D. Groff, Jeffrey Chilcote, Motohide Tamura, Steven Bos, Frans Snik, Sebastien Vievard, Ananya Sahoo, Vincent Deo, Frantz Martinache, Jeremy Kasdin
  • 雑誌名: Proc. SPIE 11448, Adaptive Optics Systems VII 巻: 11448 ページ: -
  • DOI: 10.1117/12.2562792
  • 国際共著
• [備考] Subaru Coronagraphic Extreme Adaptive Optics
  • URL: https://www.naoj.org/Projects/SCEXAO/scexaoWEB/000home.web/indexm.html