高コントラスト撮像装置による恒星極近傍の系外惑星の直接探査

2011 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23340051
• 研究機関: 国立天文台
• 研究代表者: GUYON Olivier 国立天文台, ハワイ観測所, RCUH職員 (90399288)
• キーワード: 系外惑星 / 補償光学 / コロナグラフ

研究概要

我々の獲得目標は、すばる望遠鏡において、恒星に近接する、系外惑星あるいは円盤構造の直接撮像を可能にする技術を確立することである。恒星のごく近傍の領域の直接撮像は、既存観測装置では手が届いていない領域であるが、間接的な視線速度法によるサーベイ観測では、多数の惑星の存在がすでに確認されている。この恒星極近傍領域の観測は(我々の)太陽系近傍恒星のハビタブルゾーンにおける惑星の形成および進化を理解する鍵である。我々は新観測装置-the Subaru Coronagraphic Extreme Adaptive Optics(SCExAO)system-を開発し観測に使用することによってこのゴールを目指している。
2011年度は、すばる望遠鏡で初めてSCExAOを運用し、その装置改良を行なった。2011年9月11日には、いまだ改良中ではあるものの、SCExAOを使って天体からの光を受け、コロナグラフシステムや自動導入機構等の各モジュールの機能を検証した。PIAAタイプのコロナグラフを用いて、初めて天体画像を取得しPIAAコロナグラフのコンセプトを実証した。
カナダのHIA(ヘルツベルグ天文物理研究所)と現在可能であるより非常に暗い星においても動作可能な高感度波面センサーの共同研究を開始し、HIAと我々の博士課程学生が機械デザインを完成せた。この製作はすばる望遠鏡で行れ、2012年度に完成予定である。この研究は、Guyon博士が指導する学生の博士論文の焦点となる。
SCExAO装置には可視光チャネルがあるが、これを用いて可視域での回折限界像を得ることができるのを実証した。これらの像は(干渉系ではない)単一望遠鏡で取得したものとしては、最も鮮明なものである。これは、まもなく審査される学生の博士論文のテーマでもある。
我々は可視光システムの改良を進めており、高空間分解能を必要とする日本のサイエンスコミュニティに提供することを検討している。これは新技術として電子増幅型(EMCCD)の高感度高速可視カメラを用いている。

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

我々が行ったことは大まかには以下のとおり
すばる望遠鏡とSCExAOにおいて、初めての可視光での回折限界像を得た
すばる望遠鏡でSCExAOの光学システムに天体の光を導入した
すばる望遠鏡環境内でにSCExAOの光学定盤の組み上げ:AO188装置とHICIAO装置との結合
天体での円触コロナグラフ技術の検証
天体での光学系への自動導入コントロールの検証

今後の研究の推進方策

私たちの次の年度の計画は、
(1)特にハードウエアの改良により信頼性を向上させサイエンスの生産性を上げること
(2)暗い惑星の検出を可能にする、新しい高速波面センサーをSGExAOシステム内に構築すること
(3)高コントラスト撮像方法における、新しい高感度波面コントロール手法の検証

研究成果

• [雑誌論文] Coronagraphic Low-Order Wavefront Sensor : Postprocessing Sensitivity Enhancer for High-Performance Coronagraphs (2011)
  • 著者名/発表者名: Vogt, Frederic P. A.; Martinache, Frantz; Guyon, Olivier; Yoshikawa, Takashi; Yokochi
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of the Pacific 巻: Volume123, issue910 ページ: 1434-1441
  • DOI: 10.1086/663723
• [学会発表] Direct imaging of habitable planets from ground and space (2012)
  • 著者名/発表者名: Olivier Guyon
  • 学会等名: High Angular Resolution in Astrophysics
  • 発表場所: Observatoire de Paris, Paris, France
  • 年月日: 2012-03-12
• [学会発表] Subaru Coronagraphic Extreme-AO system (2012)
  • 著者名/発表者名: Olivier Guyon
  • 学会等名: Advanced statistical methods for exoplanet detection Keck Future Initiative Lecture
  • 発表場所: NASA Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, California, USA(招待講演)
  • 年月日: 2012-03-05
• [学会発表] High Contrast Imaging with PIAA Coronagraphy (2012)
  • 著者名/発表者名: Olivier Guyon
  • 学会等名: American Astronomical Society meeting
  • 発表場所: Austin Convention center, Austin, Texas, USA
  • 年月日: 2012-01-09
• [学会発表] High sensitivity WFS with the non-linear WFS (2011)
  • 著者名/発表者名: Olivier Guyon
  • 学会等名: Colloquium
  • 発表場所: Starfire Optical Range, Albuquerque, New Mexico, USA
  • 年月日: 2011-11-03
• [学会発表] Direct imaging and spectral characterization of habitable planets with ELTs (2011)
  • 著者名/発表者名: Olivier Guyon
  • 学会等名: Giant Magellant Telescope Exoplanet workshop
  • 発表場所: Center for Astrophysics at Harvard University, Cambridge, Massachusetts, USA
  • 年月日: 2011-10-18
• [学会発表] Direct imaging of habitable planets with ELTs? (2011)
  • 著者名/発表者名: Olivier Guyon
  • 学会等名: Adaptive Optics for ELTs
  • 発表場所: Victoria, BC, Canada
  • 年月日: 2011-09-27
• [学会発表] The Subaru Coronagraphic Extreme-AO (SCExAO) system (2011)
  • 著者名/発表者名: Olivier Guyon
  • 学会等名: Mauna Kea Adaptive Optics Meeting
  • 発表場所: Institute for Astronomy, University of Hawaii, Hilo, Hawaii
  • 年月日: 2011-09-14
• [学会発表] Astronomical Adaptive Optics Systems Design (2011)
  • 著者名/発表者名: Olivier Guyon
  • 学会等名: CfAO Summer School Lecture
  • 発表場所: University of Santa Cruz, California, USA
  • 年月日: 2011-08-11
• [学会発表] The Subaru Coronagraphic Extreme-AO (SCExAO) System (2011)
  • 著者名/発表者名: Olivier Guyon
  • 学会等名: Gemini South science colloquium
  • 発表場所: Gemini South, La Serena, Chile
  • 年月日: 2011-07-20
• [学会発表] Survey of Present and Future Ground-Based Imaging Systems (2011)
  • 著者名/発表者名: Olivier Guyon
  • 学会等名: Exploring Strange New Worlds international conference
  • 発表場所: Flagstaff Conference Center, Arizona, USA(招待講演)
  • 年月日: 2011-05-05
• [備考]
  • URL: http://www.naoj.org/Projects/SCEXAO
• [備考]
  • URL: http://scexao.blogspot.com/
• [備考]
  • URL: http://www.naoj.org/staff/guyon/05projects.web/SCExAO.web/content.html
• [備考]
  • URL: http://www.naoj.org/staff/guyon/05projects.web/SCExAO.web/ReportObs_2011-09-11.web/content.html