Transcript 東大アタカマ天文台（TAO）計画

東京大学アタカマ天文台
プロジェクト
東京大学天文学教育センター
TAOプロジェクトチーム
計画の概要
“the University of Tokyo Atacama Observatory Project”
研究課題
大学教育
最新技術
観測環境
研究連携
２つの究極の謎「宇宙・銀河の起源」と「惑星の起源」の解明
大学固有の最先端望遠鏡による大学の強力な教育拠点形成
口径6.5m赤外線望遠鏡と高性能観測装置で高精度データ取得
赤外観測世界最高条件の高度5640m地上観測最高地点に設置
ALMA、すばるとの相補性、TMT, SPICAとの緊密な連携
平成２４，２５年度東京大学より文科省に概算要求
平成26年度についても概算要求予定
チャナントール山
標高5640m
チリ共和国・アタカマ砂漠
実行グループ
総計20名
 プロジェクト統括：吉井譲（P.I）
 プロジェクトマネジメント：土居守
 望遠鏡本体：峰崎岳夫、諸隈智貴、青木勉、越田 進太郎（カトリカ大学）
さらに、京都大学、名古屋大学と連携へ
 観測装置
 近赤外線観測装置：本原顕太郎、田中培生、小西真広、高橋英則、加藤
夏子
 中間赤外線観測装置：宮田 隆志、酒向重行、上塚貴史、樽沢賢一
 サイト整備
 チリ関係・他プロジェクト折衝：土居守、川良公明
 インフラ整備：河野孝太郎、田村陽一、田辺俊彦、征矢野隆夫
 また、現在運用中のminiTAO 1m望遠鏡観測では東大天文教室、国立天文台、
宇宙研、多数の大学と連携。
（１）学術的評価
サイト
 チリ共和国北部、
チャナントール山山頂(標高5640m)
 世界でもトップクラスの赤外線観測環境
 高い晴天率（82%）
 良好なシーイング(0.69” @ V-band)
 低い可降水量(PWV:0.85mm median)
最高の赤外線観測条件
パイロット望遠鏡であるminiTAO 1mでこれら観測条件は実証済み
continuous windows in the NIR
New windows at 30 um
パイロット望遠鏡 miniTAO1m
 パイロット望遠鏡
 1m リッチークレチアン光学系
 ２つの観測装置
 near-infrared camera ANIR
 mid-infrared camera MAX38
2009年春に設置
2009年6月より科学観測運用実施
近赤外・中間赤外ともに高い観測
性能
 近赤外線
 良好なシーイング環境(0.8”median)
 1.8751m Paが安定した観測が可能
 現時点で唯一Pa観測が可能なfacility
Galactic Center @ Paα
 中間赤外線
 20mで安定した観測が可能
 31m, 37mの窓が開いていることを明ら
かに
 科学的成果
• 査読論文：2編出版済み、1編投稿済、4編
準備中
• 学位論文：博士論文1編、修士論文5編
• 国際学会集録：25編
Mon R2
@31um
G333.6-0.2 @ 37um
6.5m望遠鏡
世界最高性能の赤外線望遠鏡を目指す
Telescope type
Primary diameter
Final focal ratio
Foci
Field of view
: Cassegrain / Ritchey-Chretien
: 6,500 mm
: 12.2
: Cassegrain + 2 Nasmyth
: φ25 arcmin
最終F値をすばると合わせ、観測装置
の相互利用が可能
観測装置
 第１期装置：２００９年度補正予算で措置済、製作中
 近赤外線広視野多天体分光カメラ: SWIMS




0.9-2.5m
視野9.6’Φ
最大５０天体の多天体分光
全波長帯に渡るR=1000の同時分光が可能
 中間赤外線撮像分光カメラ: MIMIZUKU
 2-38m
 「フィールドスタッカ」により、離れた二視野の同時観測
⇒高精度の相対測光
 30m帯で1”の空間分解能
 第２期観測装置：他大学・機関との共同開発も検討中
 U-band撮像分光装置
 系外惑星探査装置
 AO副鏡
観測時間利用計画
 50%をTAOプロジェクト枠として大型観測計画に割り
当て
 10%はチリ時間
 40%を大学共同利用時間
国立天文台と共通のプログラム委員会の設置を検討
 TAOプロジェクト枠をふくめ、全国の大学院生の学
チリ時間
位のための観測を優先
10%
• 若手にも観測の機会を提供
• すばるだけでは捌き切れな
い広いニーズの受け皿に
全国共同
利用観測
時間 40%
TAOプロ
ジェクト時
間 50%
科学的目的（１）
銀河の形成と進化を探る
「z~2銀河の近赤外線分光サーベ
イ」
 銀河形成のハイライトであるZ=1-3の時代
を近赤外線撮像・分光観測サーベイで探
る
 Metallicity進化
 Cold Streamの初検出
 銀河形態の発現と進化
 TAOの豊富な観測時間と
広い大気の窓の活
用
Little transmittance
at TAO
Little transmittance
at VLT
科学的目的（１）
銀河の形成と進化を探る
「Paα輝線で近傍宇宙の隠され
た星形成を探る」
 近傍銀河のPaα撮像・分光
 銀河内部の星形成に至る機構の解明
 ALMAなどの電波観測との連携
Paαでの安定した観測
 TAOのみがJWST並の感度を達成可能
miniTAOによる近傍衝突銀河の
Kennicutt-Schimidt則
(Komugi et al. 2012)
科学的目的（２）
星惑星系の形成と進化を探る
「30μm帯高解像度観測によるダスト円盤の研究」
原始惑星円盤（残骸）のダスト分布の詳細観測
Kuiper Belt領域を含む円盤構造
>25μmの赤外線で1秒角の解像度
 TAOのみが達成可能
科学的目的（２）
星惑星系の形成と進化を探る
「中間赤外線時間変動によるGiant Impactの検出」
岩石惑星形成のカギを握る巨大惑星同士の衝突現象
円盤からのダスト放射の変光として検出可能
時間変動現象の追及
TYC 8241 2652 1
豊富な観測時間＋良好な観測条件
＋フィールドスタッカユニット
 TAOのみが達成可能
2009年から2010年の１年間で、
中間赤外線での明るさが1/10に
プロジェクトブック（第2版）
 2012年第2版発行
 多彩なサイエンスをカバー
第 2 章 目指す天文学
2.1 銀河の起源と進化
2.1.1 銀河の質量獲得メカニズムの解明
2.1.2 近赤外線多色広視野撮像で探る銀河の進化
2.1.3 多天体分光サーベイで探る z ∼ 2 銀河の星形成
史
2.1.4 遠方赤外線銀河のダスト放射物理の解明
2.1.5 サブミリ波銀河と隠された星形成史
2.1.6 Paα で探る近傍宇宙の星形成パノラマ
2.2 活動銀河核, 超新星, 宇宙論
2.2.1 TAO で探る超巨大質量ブラックホール進化
2.2.2 Fe ii/Mg ii 輝線強度比の測定による第一世代星
形成時期の推定
2.2.3 ダストに埋もれた活動銀河核の探査
2.2.4 変光現象で探る活動銀河核の構造と進化
2.2.5 近赤外超新星サーベイ
2.3 系外惑星・星惑星系形成
2.3.1 トランジット観測による系外惑星の性質
解明
2.3.2 トランジット周期変動 (TTV)
2.3.3 小・中質量星の星惑星形成
2.3.4 大質量星の星惑星形成
2.4 星と星間物質
2.4.1 星間ダストの供給問題
2.4.2 大質量星の進化とダスト形成
2.4.3 中小質量星の進化とダスト形成
2.4.4 分子雲におけるダスト形成
2.5 太陽系内天体
2.5.1 金星 :
2.5.2 木星
2.5.3 彗星
2.5.4 小惑星
（２）緊急性
日本の観測天文学の空白を埋める
 現代天文学においては多波長観測が大前提
 あかり、ALMA、ASTRO-H、SPICAなどの観測をフォロー・アップす
る必要
 米欧はチリ国内で７台の6-10m望遠鏡を運用
 すばるは北半球にあるため、天域をカバーしきれない
 日本コミュニティの大型望遠鏡の観測時間不足
 すばる望遠鏡は慢性的に高倍率
 更に、サーベイ観測に注力しつつある
 萌芽的研究、若手研究者の育成の受け皿として限界になっている
 若手の育成
 大学院生・若手研究者が望遠鏡プロジェクトに参加する機会はすく
ない
 TMTなど次世代大型プロジェクトを担える人材の育成が急務
TAOはこれら問題の受け皿となる
他プロジェクトのスケジュールと
の関係
2012
2013
2014
TAO
2015
2016
2017
2018
2019
2020
2021
2022
※2014からの
予算措置を仮定
建設フェーズ
科学観測
本格運用
ALMA
Subaru
TMT
SPICA
↑
HSC
↑
PFS
↑
広視野
補償光学
建設フェーズ
科学観測
開発・製作フェーズ
科学観測
他のプロジェクトとのシナジー
を考えると、早急な開始が望ま
（３）各分野での検討
コミュニティ内での
プロジェクトの位置付け
 声明など
 「大学における光赤外線観測天文学の研究基盤の強化について」
日本学術会議天文学研究連絡委員会特別議事録（2003/4）
 「TAO計画について」
日本学術会議天文学研究連絡委員委員長談話（2003/9）
 「基幹大学を核とした望遠鏡計画の推進」
光学赤外線天文連絡会運営委員会声明(2005/1)
 「大学における光赤外線観測天文学の推進について」
日本学術会議天文学研究連絡委員会特別議事録（2005/5）
 「大学における研究教育基盤の整備」
光学赤外線天文連絡会運営委員会声明(2012/6)
 コミュニティとの検討
 光赤天連総会(年2回)、光赤天連シンポジウムでの定常的な進捗報告
 TAO近赤外線観測装置ワークショップ開催(2009/9)
 TAO近赤外線観測装置ワークショップ開催(2009/7)
他大学・研究機関との連携
 ISAS/JAXA:
• 赤外線装置技術の開発においての協定(2007/11)
 京都大学、名古屋大学
• 6.5m主鏡支持の技術開発協力
 広島大学、北海道大学
• 可視・赤外線検出器の駆動エレクトロニクス開発提携
• 大学院生の短期受け入れによる装置開発協力
 国立天文台, ISAS/JAXA, 東北大学、神戸大学、広島大学
• miniTAO望遠鏡を用いた共同観測
• これまでのべ１８名が観測に参加
 国立天文台
• miniTAOの近赤外線カメラ検出器の貸与
• MIMIZUKUの近赤外線チャンネル用近赤外線アレイ検出器の貸与
• SWIMS用面分光装置の共同開発
 光赤外大学間連携
• miniTAOによる突発天体のフォローアップ観測
現在の大型計画との関連・相補
性
 ALMA
 近接したサイト、現地での密接な協力
 同じ天域をカバーし、フォローアップや天体提供
 米欧に対抗するためには必須
 すばる
 広視野サーベイ望遠鏡に特化しつつある
⇒ 減少する共同利用観測時間を補う
⇒ サーベイのフォローアップ観測を担う
 萌芽的、試験的な観測は難しい
 南天の重要な天体の多くをカバーできない
⇒TAOとの良い相補性
次世代大型計画との関連・相補
性
 TMT, SPICA
広域サーベイ観測による、TMT,SPICAへの天体の提供
TMT, SPICAへ向けた先端技術の実証試験の場
 新規技術のテストベッド
 これまでにも冷却チョッピング、
メタルメッシュフィルタ、モスアイ反射防止
構造などの技術開発
望遠鏡、観測装置、基礎技術開発
⇒TMT, SPICAの開発を担う人材育成
（４）予算計画など
これまでの準備状況（１）
 サイトと支援施設
 1998年：現地サイト調査開始
 2006年：山頂アクセス道路建設
 2009年：miniTAO 1m望遠鏡設置、観測開始（先述）
• 観測条件の実証
• チリ、標高5640mでの望遠鏡運用の経験
 2012年：山麓施設（サンペドロ・デ・アタカマ）
着工予定
Cloud MonitorWind + Solar Generator
Solar Paner #2
Seeing Monitor
これまでの準備状況（２）
 第一期観測装置開発（先述）
 2013-14年度にすばる望遠鏡にPI装置とし
て持ち込み初期科学観測を予定
 チリ共和国政府、サンペドロ・デ・アタカ
マ市との友好関係の構築
 2010年7月にminiTAO完成記念式典（チリ
科学技術省、外務省、在チリ日本大使館
関係者出席）
 2012年3月にピニェラ大統領来日
2010年7月にチリ・サンチャゴ
で行われたminiTAO完成記念
式典
 日智首脳会談でTAO計画に言及
 東大にて大統領講演会開催
 2012年9月にサンペドロ・デ・アタカマ
市長来日
 サンペドロ・デ・アタカマにコニカミノ
ルタがプラネタリウムを寄附
2012年3月東京大学で
講演するチリ大統領
建設スケジュール
作業
詳細設計・解析
主鏡他光学系
主鏡製造
主鏡研磨
架台
構造物製作
輸送
現地組上
ドーム
構造物製作
輸送
現地組上
光学系取り付け・調整
サイト整備
現地補助施設建設
期間
（年
）
1.0
5.0
2.5
2.0
4.0
3.0
0.5
0.8
4.0
2.5
0.5
0.5
0.5
2.0
2.5
0.5
１年
度
２年
度
３年
度
４年
度
５年
度
６年
度
(2014)
(2015)
(2016)
(2017)
(2018)
(2019)
運用体制
 運営は東京大学が中心となって行う
 経費をかけず、それなりに安定した運用を目指す
チリ
三鷹
台長/副台長
必要に応じて滞在
最大2ヶ月/人
台長/副台長
（チリ滞在０～１名）
（２名、うち０～１名はチリ）
サイトマネージャー
サイトマネージャー
2ヶ月毎に交代
年間2回/人
教授・准教授
（チリ滞在１名）
（３名、うち１名はチリ）
サポート
サイエンティスト
（４名、うち２名はチリ）
昼
作
業
望遠鏡・装置
ソフトサポート （４名）
事務官
（１名）
秘書
（１名）
秘書、ドライバー、守衛
事務官
サポートサイエンティスト
（チリ滞在２名）
夜
助教・技術系
特任・PD研究員
（各１名）
2ヶ月毎に交代
年間3回/人
※ 院生は教育上必要な範囲で参
加
デイクルー （６名）
※ 院生は教育上必要な範囲で参
加
オペレータ
（４名）
チリ雇用
大学院生
直接運用には関わらず
教育上必要な範囲で参
加
（５）人材育成・基盤整備な
ど
開発系の人材育成
 現代天文学：観測機器の技術的発展の上に成立している
 開発の人材育成には長い時間と経験が必要
⇒TMTやSPICAのような大型計画の成功には長期的視点に立った人材育成を
 観測装置の大型化、プロジェクトの長期化
⇒大型プロジェクトでの人材育成、とくに大学院生教育は困難
⇒小型プロジェクトでは規模が違いすぎ、大型計画を担う人材育成には十分で
はない
先端的な観測や技術開発を行いつつも、若手や大学院生がそこで中心的役割を
担うことができる中規模プロジェクトが必要
TAOはこれら条件に合致する
 若手後進の育成は大学教育の使命
 開発・運営に興味を持つ他大学・機関の研究者・大学院生の参加を歓迎
日本の光赤外線観測の基盤整備
 すばる望遠鏡
 日本の主力施設
 観測時間は常に不足している
 今後広視野撮像・分光サーベイに注力
⇒更に状況は悪化する
 TMT
 観測時間は多くなく解決とはならない
大学によるより柔軟な運用を目指す
 世界に口径6.5m以上の望遠鏡は16台
 米国では大型望遠鏡の８割が大学による運用
 マンパワーやコスト面での工夫が可能
まとめ
 東京大学天文学教育センターが中心となり、南米アタカマ・
チャナントール山(5640m)に光赤外線望遠鏡を建設
 非常に良好なサイト環境
 特に、これまで地上から不可能だった波長域の観測が可能となる
 天気、シーイング
 目指すサイエンス
 銀河形成進化
 系外惑星形成
 ALMAとの連携など、日本のアクセスが殆ど無い南天観測
 準備状況
 1m望遠鏡運用の実績
 チリ政府、現地自治体との良好な関係
 観測装置の予算
 大学望遠鏡としての役割
 観測時間の40%を全国共同利用
 すばるで賄い切れない観測需要の引受
 若手（特に開発系）の人材育成