WISH
upon a first galaxy….

WISH

Wid Fi ld Imaging
Wide-FieldIiS
Surveyor ffor High-Redshift
Hi h R d hift

超広視野初期宇宙探査衛星（仮称）

WISH 計画 推進・検討チーム

（東北大）（これまでの検討会に参加したメンバ ）（これまでの検討会に参加したメンバー）

WISH 計画の概要
概要● 近赤外線（波長 11‐5μm）における5μm）における、これまでにない
これまでにない
超広視野・深宇宙探査計画● 再電離期の宇宙を探索し、第１世代と呼べる初期の天体形成をとらえる== 銀河宇宙史の究極のフロンティア● 主鏡口径 1.5m、1 5m、 広視野（広視野（~1000平方分角）1000平方分角）
シンプルな光学系を持つ、単機能・専用望遠鏡＋ 焦点面検出器● TMT、 JWST、SPICA、すばる [HSC, WFMOS]とも相補的な機能
すばる、ひので、あかりからの発展

HOP 超広視野カメラ計画 (2004‐2006)‐ HST SM4 中止時の代替オプション (Hubble Origins Probe)に搭載する超広視野カメラ (波長 <1.05 μm)の概念検討、R&D‐ ユニークなプリズム補正光学系、完全空乏型
クなプリズム補正光学系、完全空乏型 CCD、低消費電力のモザイクカメラ・エレクトロニクスの試作、冷凍機低擾乱化、宇宙用大型フィルタ・シャッタ機構の設計、試作● 「HOP 超広視野カメラ提案書」● HOP VWFI は、すでに制作されていた
HST 用観測装置のため、HST と同様の前提条件のもとでの検討● WISH 計画では、HOP VWFI 検討チームが中心になってキックオフ（現在は、より広い範囲に拡大）
唐突な新計画ではなく、HOP VWFI からの発展的検討

WISH が目指す主要なサイエンス
地上から達成不可能な深い探査による宇宙最遠方=宇宙最初期の銀河の発見、および宇宙再電離期における天体形成の系統的研究
遠方 Ia
I 型超新星探査による宇宙膨張則と暗黒エネルギーの研究、活動銀河核、ガンマ線バーストなど、突発天体・変光天体の探査
突発天体変光天体の探査
近赤外線観測の特徴を活かした銀河形成・進化についての広範な研究地上巨大望遠鏡と宇宙大天文台「宇宙史を俯瞰的に捉えることに成功」

ハッブルS itSpitzer

SuzakuGALEX

銀河の歴史を俯瞰する
宇宙における銀河 星形成の歴史
宇宙における銀河・星形成の歴史
宇宙の平均﹁星形成率﹂密度︵太陽質量／年／１立方メガパーセク︶

HDF N
HDF‐N

赤方偏移
８０億年前

１００億年前
１２０億年前

１２５億年前Log （１＋赤方偏移）
Hopkins and Beacom 2006

Ｉｙｅ ｅｔ ａｌ．

CMB
Dark age ~ 密度揺らぎの成長
HI
ＷＩＳ
Ｈ

WISH
銀河宇宙史の究極のフロンティア
第１世代銀河の観測

すばる

WISH 衛星・望遠鏡、基本案
望遠鏡
主鏡口径
観測波長帯
視野角

1.5m
1µm – 5µm
約１０００平方分角

冷却温度（焦点面）

40-100K

広視野赤外線カメラ
検出器

HgCdTe (18µm/pixel) 焦点面にモザイク状に配置

空間サンプリング0 15”/ i0.15”/pix

動作温度
フィルタ

100K （受動的冷却）
1µmから5µmまでを均一にカバーする約5枚の広帯域フィルター1µmから5µmまでを均にカする約5枚の広帯域フィルタ
狭帯域フィルター / スリットレス分光: (TBD)

衛星・ロケット
軌道
打ち上げ
総重量
その他
ミッション
ライフタイム

L2 軌道を主に検討中
HIIA を主に検討中
TBD (最軽量化を目指して検討)
５年間
年間

WISH 光学系 基本案
主鏡有効径
視野
焦点面（ピクセル）スケール
焦点面（ピクセル）スケ
ル
波長範囲1.5m
直径３０分角以上、または約１０００平方分角以上
F16 0.15秒角/18µm
0 15秒角/18µm (想定される検出器のピクセルサイズ)
波長範囲 1-5µm

WISH 焦点面検出器配置模式図

λcutoff=2.5µm

λcutoff=5µm

Detector material

HgCdTeHgCdTeSpectral range

1 ~ 2.5 µm

1 ~ 5 µm

Array configuration

2048 x 2048

2048 x 2048

Unit cell size

18 µm x 18 µm

18 µm x 18 µm

Operatingtemperature

80 K

35 ~ 37 K

Dark current<0.01e-/s/pixel<0.01 e-/s/pixel

Quantum efficiency

>80 %

>80 %

Read noise (CDS)

17 e- rms

15 e- rms

Full well105e-105e-

デ タ 生成率 3‐4 Mbps
データ・生成率
データ・ダウンリンクレート < 10 Mbps

ＷＩＳＨフィルタ基本案
1‐5 μm 広帯域フィルタ ５枚＋狭帯域フィルタ

HOP VWFI 用に開発した大型フィルタ・シャッタ機構
現在連続稼働試験中（７万回はクリア！）

ＷＩＳＨ ササーベイ計画と期待される成果
イ計画と期待される成果
近赤外線で ユニークなサーベイ能力
近赤外線で、ユニクなサ ベイ能力
● 広視野
● 安定した広視野での高解像度● スペース環境でのスペ ス環境での低背景光による高感度

WISH 検出限界
●1.5m
● 0.15” /pix
●黄道光、熱背景雑音

ＷＩＳＨ サーベイ観測を主体とする衛星
サーベイ

検出限界

バンド数 面積

Ultra Deep Survey

28 AB

３100 平方度

Multi‐Band Survey

27‐28 AB

５UDS 内Ultra Wide Survey

24 25 AB24‐25

２ ３２−３1000 平方度

備考
Narrow‐Band? Grism?

期待される最遠方銀河の検出数 (UDS)~28 等まで探査し、静止系 UV 波長で27AB より明るい銀河(A) z=7 から No Evolution(B) z=7 から、0.5等、暗くなる進化(C) z=7 から、１等、暗くなる進化
赤方偏移

検出数(A)

検出数(B)

検出数(C)

z=8-11 (J-drop)

82,60028,2006,900

z=11-14 (H-drop)

68,500

6,900

1,100

今後の検討の進め方、スケジュール案
年度

目標

タスク

Yr0(2008‐ )プロジェクト検討開始
概念検討、WG 結成
口径、軌道など主要素策定

宇宙研 理学委員会 WG 申請
科研費 申請開始YYr1‐212(2009‐2010)

概念検討 主要素決定／要素技術検討 (衛星/OTA/VWFI‐IR)

天文台 R&D 開始
大型科研費申請

Yr3(2011)

CoDR / PDR
Phase A / Proto Model 制作開始

Yr4‐5(2012‐13)(201213)

PM 制作・試験主鏡制作開始 ／ 検出器制作開始

Yr6‐7(2014‐15)

PM試験CrDR
Fli ht Model
FlightM d l 制作開始

Yr8(2016)

FM 制作／試験

Yr8‐9(2016?)

FM 試験打ち上げ

他 超大型計画
他の超大型計画との相補性、親和性
相補性、親和性● TMT / E‐ELT
E ELT など地上超大型望遠鏡
宇宙最初期の銀河探査は、いずれも中心課題（サイエンスの親和性）
WISH‐撮像 ÍÎ TMT – 分光 （TMT は広視野カメラは［現時点では］ない）
WISH １時間検出限界 ~ 26.5
26 5 等 〜 TMT (IRMOS) による分光検出限界 ~0.1μJy~0 1 J(強い親和性）
おそらく、波長 1‐2 um で、> １平方度で、１平方度で AB26.5
AB26 5 等を超える撮像サ等を超える撮像サーベイは他に存在しないだろう
ベイは他に存在しないだろう“TMT へのターゲット供給源”● SPICASPICA 〜５‐２００ μmWISH １−５μμm(観測波長の相補性）(観測波長相補性）

遠方銀河：WISH 宇宙最初期（再電離期）の銀河探査
SPICA 塵に包まれた銀河形成物理の解明（サイエンスの相補性）

他 超大型計画
他の超大型計画との相補性、親和性
相補性、親和性● すばる HSC / WFMOSHSC <1.05μm Lyα z<7
WISH 1‐5μm Lyα z>7 （相補性）
WFMOS (分光） （相補性）● ALMA
WISH 静止系可視光での画像データ
ALMA ガス、ダスト成分の分布 (~0.1” 分解能) （強い相補性）
WISH による星形成領域の観測も。
による星形成領域の観測も●JWST
視野の相補性WISH 深探査 Î JWST 分光 (~10nJy) へのターゲット供給● HST WFC3 視野、観測波長
視野 観測波長 (WFC3(<1.7μm))● 地上望遠鏡 感度、観測波長

ＷＩＳＨ 今後の進め方
今後 進め方
２００８年９月 宇宙研理学委員会に WG 設立を提案予定
本格的な概念検討、R&D 開始
より幅広いサイエンスの議論
さらに広い範囲で、検討への参加を期待
さらに広い範囲で検討への参加を期待‐ ９月中旬に、次回検討会
興味をお持ちの方は、
岩田 (iwata @ oao.nao.ac.cp)
山田 (yamada @ astr.tohoku.ac.jp)
まで、コンタクトをお願いします。

(質疑応答 — Q:質問, A:回答, C:コメント — 氏名無しは発表者の発言, 敬称略)
(Q) 予算はどの程度？ (吉田み)(A) 全部で 250 億円くらい。
(Q) JWST との関係は？ (中川)(A) JWST では主に狭く深い観測が行われるだろう。WISH では 100 平方度まで行けるので、まとめて天体を捕まえることが出来る。また JWST は汎用望遠鏡なので、両者が同時に上がれば WISH で見つけて、JWST で分光ということも出来る。
(Q) この pix サイズにした理由は？ (斉藤)(A) 観測バンドと口径、限界等級から決めた。現在は、波長 1.5um で最適化した値である。HST/WFPC2 や NICMOS は undersampling なので、drizzle が有効だった。