極限補償光学装置：	  科学目的と開発状況	
松尾太郎 （京都大学）	

まとめ	

赤=前回のUMから新しい内容	• 	  科学的目標	  1. TMTに向けた高コントラスト技術の成熟	  (従来の目的).	  	  2. 世界に類のない装置（あるいはパラメータ）で新しい科学の開拓.	  
•開発現状	  	  	  	  	  	  	  基盤研究A	  +	  天文台共同開発経費	  +	  TMT経費で実機の組立中.	  	  補償光学+	  高分散分光器	  +	  検出器の完成に4000万程度の予算不足	  (人件費含めない).	  	  •最近の進捗 (科研費獲得のための準備)	  1.	  	  	  	  科学的意義の検討の深化.	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  -­‐	  	  GAIA衛星による外縁天体の探査 -­‐>	  直接撮像の候補天体の提供.	  	  	  	  	  2.	   科学的意義の再検討.	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  -­‐	  	  太陽系衛星の観測的研究の提案.	  ! Astrobiologyにつながる研究.	   	  	  	  3.	  	  	  	  新しい技術の検討.	  	  	  -­‐	  	  新しい波面センサーの方式考案・提案	  (Applied	  Op?csに2本受理).	  	  	  	  	  	  	  	  	  ! 詳しくは、今田ポスター、山本発表を参照.	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  -­‐	  	  計測誤差の制御における誤差伝播の検討 (入部他論文準備中)	  エウロパ衛星の観測:背景	
Hα	

背景：	  引っぱり	OI	• HSTによるHα、OI輝線の検出.	  	  	  	  	  	  ! 潮汐力による間欠泉活動の長周期変動の示唆.	  
圧縮	

目標：	  -­‐45	

緯度	  • 間欠泉活動の場所・時間の特定.	  
-­‐60		  	  (本当に存在するかを含めて)	  !間欠泉と潮汐力との関係の調査.	  	  -­‐80		  	  	  	  	  	  !将来のJUICEミッションへの貢献.	  
360	
• 水蒸気以外の組成の同定.	  	  	  	  	  	  	  	  	  -­‐	  太陽系形成における熱的環境調査.	  	  	  	  90	0	180	
経度	
間欠泉位置の予想	  (Rhoden	  et	  al.	  2015)	
270	

ガリレオ衛星	  (エウロパ)の観測	
• (極限)	  補償光学により19	  x	  19にエウロパ円盤の19	  x	  19	  (~	  165km)の空間分解.	  	  	  ! 局所的な弱い間欠泉シグナルの検出.	  	  	  	  	  	  	  	  -­‐	  間欠泉位置の理論的予測との比較	  La?tude	-­‐45	

Galileo	  imaging	  data	  (gray	  shaded	  region)	
~	  10°	-­‐60	1µmの空間分解能	  +	  	  エウロパディスクの比較.	

~10°	
-­‐85	
360	

270	

180	
Longitude	90	0	

間欠泉位置の予想 (Rhoden	  et	  al.	  2015)	
180	観測方法	
• 高解像	  +	  高分散分光	  	  -­‐	  	  同時に19点のエウロパ上の高分散データを取得.	  	  -­‐	  	  ドップラー速度差による地球大気の水蒸気分 地球	  –	  エウロパのドップラー速度	離.	  

• 地球大気の吸収線補正	  	  	  	  	  -­‐	  高精度相対測光	  (PSFの安定	  +複数点同時測定)	  	  	  	  -­‐	  間欠泉のスペクトル	  	  =	  間欠泉活動が含まれているスペクトル	  -­‐	  	  間欠泉が含まれていないスペクトル	  Comparing	  of	  Europa	  with	  the	  spa?al	  resolu?on	  at	  1µm	  	エウロパの間欠泉の検出可能性	
Con?nuum	

松尾、木村、佐川、井田他 	  月・惑星シンポ 集録	
定義:	  	S/N	  	Noise	Signal	

1時間積分におけるJバンドの水蒸気	  吸収線の総和	Peak	  of	  absorp?on	  line	
RMS	  in	  con?nuum	Doppler	  velocity	

S/N	

5km/s	

3.84	

10km/s	

21.47	

20km/s	

32.07	

30km/s	

29.87	

注）複数の仮定に基づいた計算である	  ことに注意	

エウロパの長周期観測	
青い範囲で間欠泉の観測が可能	

• 公転の全位相において間欠泉の観測が可能.	  
-­‐>	  間欠泉と潮汐力との関係を調査.	  	

地球とエウロパのドップラー速度差	全体図	
太陽系衛星観測の	  高分散分光器	Kyoto	  3.8m		  	  AO	系外惑星用コロナグラフ装置	  AO	  system	  diagram	• 目標：ストレール比	  0.8	  (第1段階)、	  0.9	  (第2段階)	  • 3つのユニットでの補正.	  	  	  	  	  	  -­‐	  下流にいくにつれて、高速・高空間周波数に計測・補正	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  -­‐	  	  フレーム速度： 100Hz	  -­‐>	  1kHz	  -­‐>	  3.5kHz	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  -­‐	  	  一次元方向の補正数:	  1	  -­‐>	  8	  -­‐>	  24	  	  	  	  • 最近の機能追加： 	  ガリレオ衛星観測用の波面計測.	  	  	
T/T	

BS1	
DM1	

Telescope→	Woofer	  DM	  	  88	  actuators	

T/T	  sensor	

Frame	  rate:	  100Hz	  Limi?ng	  magnitude:	  16mag	

T/T	  補正

BS3	
DM3	

λ:0.5-­‐0.7µm	

λ:0.4-­‐0.5µm	
CPU1	

BS2	
DM2	Tweeter	  Tweeter	  DDM	  M	  952	  492	  aactuators	
ctuators	

CPU2	SHWFS	

λ:0.7-­‐0.9µm	
FPGA	PDI	  SHWFS	
Sensor	

Frame	  rate:	  1kHz	  Limi?ng	  magnitude:	  12mag	

Frame	  rate:	  6kHz	  Limi?ng	  magnitude:	  7mag	

低次波面補正高次波面補正	高分散分光器	海老塚 他	

• 回折限界（ストレール比	  ~	  80%）用の高分散分光器.	  	  	  	  	  	  	  サイズ:	  1m	  x	  1m	  	  	  	  	  	  	  波長範囲:	  0.95-­‐1.10µm	  (Y),	  1.10-­‐1.30µm	  (J),	  1.50-­‐1.75µm	  (H)	  	  	  	  	  	  (1回の観測は1バンドのみ)	  	  	  	  	  	  	  波長分解能:	  R~225,000	

スケジュール	
・ FY	  2016年度から新たな大型科研費が獲得できた場合	  FY	  2015	
補償光学	
太陽系衛星装置	高コントラスト	
観測	

FY	  2016	

FY	  2017	

FY	  2018	

開発	
開発	
開発	
観測開始	

FY	  2019	まとめ	

赤=前回のUMから新しい内容	• 	  科学的目標	  1. TMTに向けた高コントラスト技術の成熟	  (従来の目的).	  	  2. 世界に類のない装置（あるいはパラメータ）で新しい科学の開拓.	  
•開発現状	  	  	  	  	  	  	  基盤研究A	  +	  天文台共同開発経費	  +	  TMT経費で実機の組立中.	  	  補償光学+	  高分散分光器	  +	  検出器の完成に4000万程度の予算不足	  (人件費含めない).	  	  •最近の進捗 (科研費獲得のための準備)	  1.	  	  	  	  科学的意義の検討の深化.	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  -­‐	  	  GAIA衛星による外縁天体の探査 -­‐>	  直接撮像の候補天体の提供.	  	  	  	  	  2.	   科学的意義の再検討.	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  -­‐	  	  太陽系衛星の観測的研究の提案.	  ! Astrobiologyにつながる研究.	   	  	  	  3.	  	  	  	  新しい技術の検討.	  	  	  -­‐	  	  新しい波面センサーの方式考案・提案 (Applied	  Op?csに2本受理).	  	  	  	  	  	  	  	  	  ! 詳しくは、今田ポスター、山本発表を参照.	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  -­‐	  	  計測誤差の制御における誤差伝播の検討 (入部他論文準備中)