宇宙科学センターの活動報告
2011-2012
広島大学宇宙科学センター長
吉田道利
2011/8/9

岡山ユーザーズミーティング

1

スタッフ
• 研究教育スタッフ– 常勤教員4名• 吉田道利• 川端弘治• 植村誠• 水野恒史– 特任教員

センター長
准教授
准教授
准教授（2011年10月より）

3名

• 大杉節
• 田中康広• 秋田谷洋– 協力教員• 観山正見

特任教授（学長裁量経費）
特任助教（学長裁量経費：2012年4月より）特任助教（大学間連携）1名
特任教授（学長室付：2012年4月より）• 事務支援– 事務支援員• 石井尚美– 学術支援グループ
2011/8/9

岡山ユーザーズミーティング2

人員
宇宙科学センター
光赤外部門

X線ガンマ線部門•突発天体観測研究体制の強化•観測装置開発・赤外センサ開発体制の強化•アストロＨ装置開発体制の強化•フェルミ宇宙望遠鏡運用・研究体制の強化

教授：吉田准教授：川端准教授：植村特任助教：秋田谷

併任教授：深澤准教授：水野特任助教：田中特任教授：大杉（大学間連携事業）

研究員：大野研究員：高橋特任助教（装置開発担当）

事務職員：石井尚美

理論天文学研究部門•高エネルギー天体現象の理論・シミュレーション研究の強化•光赤外・X線ガンマ線観測に即応した理論研究の展開

特任教授：観山
併任教授：小嶌
研究員：山本研究員：加藤広島大学・学術支援グループ

PD & 大学院生
• 森谷友由紀 (PD)• 先本清志 (D3)• 伊藤亮介 (D2)• 佐藤久之 (M2)• 宇井崇紘 (M2)• 高木 勝俊(M1)• 浦野 剛士(M1)• 上野 一誠(M1)2011/8/9

HONIR & blazars
IR camera & blazars
novae
IR dectector & YSOs
GRB, Supernovae
blazars & HONIRSupernovae

岡山ユーザーズミーティング4

予算• 平成24年度予算– 運営費 509万円• 教員研究費、付属施設研究経費、消耗品費、旅費等– 特任教員人件費（大杉、田中） 800万円– 全学共通経費 319万円• 光熱水料等– 特別経費（一般経費化） 1,773万円• かなた望遠鏡維持費、観測装置開発費等– 外部資金 4,060万円• 科研費（A）（B）、大学間連携、新学術領域– 総額 7,461万円
2011/8/9

岡山ユーザーズミーティング5

かなた望遠鏡と観測装置
第２ナスミス焦点

第１ナスミス焦点高速分光器 : (京大・広大)

HOWPol: (広島大)

視野2.3分角□
1秒間に30フレームのレート
で可視低分散分光観測を行える

可視撮像、１露出型偏光撮像、低分散分光
ガンマ線バーストの初期残光の偏光観測に最適化

カセグレン焦点
TRISPEC : (名古屋大・～2011年)
可視赤外線3バンド同時撮像分光装置
HONIR : （広島大・2011年～）
可視赤外線3色同時カメラ
いずれも可視１バンド、近赤外２バンドで同時観測可
撮像、分光、偏光撮像、および偏光分光開発中の装置類• HONIR （可視赤外線同時カメラ）– 可視１チャンネル＋赤外１（or 2）チャンネル同時観測– 撮像、分光、偏光撮像、偏光分光• 国内メーカー製近赤外検出器– 浜ホト製 InGaAs素子の性能評価• その他– HOWPol– 高速分光器– 環境モニター（スカイモニター、雨滴センサー）

可視赤外線同時カメラ HONIR
HONIR
Hiroshima Optical and Near-InfraRed camera
開発チーム
広島大

先本清志、宇井崇紘、浦野剛志、上野一誠、
高木勝俊 （原尾達也、宮本久嗣、小松智之）、秋田谷洋、森谷友由希、川端弘治、吉田道利
国立天文台

山下卓也、中屋秀彦、酒向重行
東京大中島亜紗美、酒向重行

可視・近赤外線3バンド同時観測⇒ 当面は可視・近赤外線の計2バンドで撮像・分光＋偏光モード
原尾 広島大学修士論文 （2012）
先本、秋田谷、山下ほか SPIE Proc. (2012)

HONIR光学系 : 光路図
可視検出器（HPK CCD）

コリメータ

Opt カメラIR カメラ

赤外検出器＃１（VIRGO HgCdTe）

入射光

ダイクロイ
ックミラー

IR カメラ

赤外検出器＃２（未定）HONIR光学系・検出器系 : 設計仕様
可視バンド（Opt）
視野赤外バンド（IR1, IR2）10′× 10′(参考： TRISPEC 7′× 7′)

検出器ピクセルサイズ
ピクセルスケール

15μm×15μm、 2k×4k

20μm×20μm、 2k×2k

0.30 ″/ pixel

0.30 ″/ pixel（参考： TRISPEC 0.83″/ pixel）（参考： TRISPEC 1.65″/ pixel）

光学瞳像
使用波長域
透過率

φ26ｍｍ
0.5-1.0μm

1.15-1.35μm(IR2)、1.45-2.4μm(IR1)40-55％ at 450＜λ＜1000nm

40-55％ at 1100＜λ＜2400nm

TRISPECに比べて…

・視野が広い・ピクセルスケールがシーイングとマッチ
スカイレベルが相対的に減少

コリメータレンズ・カメラレンズの焦点距離

２チャンネル同時撮像モード 試験観測
• 2011年10月12日－11月9日• 2011年12月12日－2012年2月2日• 動作試験（駆動制御系、検出器ノイズ等）• 性能（光学系、検出効率、背景光等）• サイエンス観測（T Tau型星、超新星、ガンマ線源等）

原尾 修士論文 （2012）
先本、秋田谷ほか SPIE Proc. (2012)

HONIR 開発の進捗: 光学素子関連
撮像モードの光学素子はほぼ揃う• レンズトレイン、瞳マスク、ダイクロイックミラー、広帯域バンドフィルター（BVRcIc yJHKs）、分光・偏光モードの素子の状況• 低分散グリズム 製作中

OPT : 300g/mm ; BK7 51×51mm 頂角23°0.41μm-0.96μmカバー（0.68μm中心） R=330 (0.2”)

IR2 : 180g/mm ; BK7 59×59mm 頂角23.5°
1.15μm-1.35nmカバー（1.23μm中心） R=354 (0.2”)

IR1 : 120g/mm ; FTM16 59×59mm 頂角22.5°
1.45μm-2.4nmカバー（1.93μm中心） R=371 (0.2”)• 偏光ビームスプリッター 製作中
瞳マスク位置に全バンド共通のウォラストンプリズム
LiYF4製 34×34mm 12mm厚 分離角0.79-0.74°
焦点マスクは 幅45”の短冊を中心間隔93”で並べる• 超広帯域半波長板 製作中Pancharatnum型 0.45-2.3μm 遅延180±9°• 焦点マスク・オーダーカットフィルター 設計中大気減光と装置効率（望遠鏡込み）
装置効率（％）

吸収係数

大気減光の波長依存性

原尾 修士論文（2012）• 可視の効率は、ほぼ設計通り• 赤外の効率が設計値の半分に留まる（調査中）HONIRの課題と今後
秋田谷 木曽シュミットシンポジウム2012

２０１２年１１月～ 次期試験観測
２０１３年～
分光・偏光モードを搭載した試験観測国内メーカー製 近赤外線検出器
伊藤亮介、大杉節、吉田道利、川端弘治、山下卓也、中屋秀彦※部外秘の項目が多いため詳細は割愛• 浜ホト製InGaAsチップの冷却下での性能評価– 64×64pix 50μmピッチ （チャージアンプ型）– 冷却下での性能評価（ノイズ、量子効率の波長依存性、リニアリティ等） → メーカーへフィードバック• 今後、ソースフォロア型のチップ(128×128pix 20μmピッチ)を試験予定– 将来的には安価な大フォーマットのチップを目指す• 自前の試験用デュワーが完成 立ち上げ中

評価試験用新デュワー (5月納品)

鈴木商館社製（冷凍機 ＲＦ２７３Ｓ）

デュワー外径 300mmΦ
放射シールド内径 252mmΦ
冷却ステージ 150×150mm
ステージ上部クリアランス150mm高※光学ターレットを追加実装予定
二段冷凍機ヘッド（RF273S）を使用
ステージ到達温度 ~14K
ステージ制御温度範囲 20K － 常温（50Wヒーターアシスト）

ステージ温度調節試験

その他
・１露出型広視野偏光撮像器 HOWPol・高速分光器

ー 特に問題なく運用中（報告は割愛）

・環境モニター• 新スカイモニター 2011年1月導入• 雨滴センサー 2012年４月導入

HOWPol: 1露出型広視野偏光撮像器
Hiroshima One-shot Wide-field Polarimeter

波長域450nm-1030nm

観測モード

撮像 (15’ circle)
偏光撮像（１露出型 1×15分角／7×7分角）
分光 (𝜆⁄Δ𝜆 ~350； 400-950nm）

ナスミス焦点に常設 － 2008年11月より観測開始
撮像（Φ15分角）、低分散分光、偏光（測定精度Δp~0.4%）
GRB出現時は、即時偏光観測を実行

HOWPol この1年
• オートガイダー整備（未完）• 偏光観測キャリブレーション方法の統一化（完）• CCDステージ 10mm=200秒角シフト（完） 視野中心付近をCCD間ギャップに落とすことなく撮像• 夏季高湿時のCCD窓 乾燥空気送り（ほぼ完）• 星像パターンマッチングを用いた自動観測化（伊藤; 完） 撮像、偏光撮像、ロングスリット分光• トラブル

2011.11 制御ＰＣ（２つのうち1つ）故障 →交換
2012.2 半波長板回転機構の導線切れ →修理
2012.3 真空測定子故障 →交換
2012.4 冷凍機冷媒ガス漏れ →スペア交換＋メンテ・修理へ
2012.7 冷凍機故障 →正常に動く組み合わせで使用中（メンテ済みコンプレッサー故障； 国産機へ交換を検討開始）

環境センサー新スカイモニター （2011年1月～）
デジカメ（ニコン製１眼レフ）＋魚眼レンズ

雨滴センサー （2012年4月～）
静電容量型センサー（クリマテック製）×２
他の気象センサーの測定値や、望遠鏡・ＧＲＢ観測状況なども交えて、集約的にウェブで公開していますかなた望遠鏡観測の査読論文(2011/4-2012/7)
1.

``The Structure and Emission Model of the Relativistic Jet in the Quasar 3C
279 Inferred from Radio to High-energy γ-Ray Observations in 2008-2010'',Hayashida, M., et al., 2012, ApJ, 754, 114``Multi-Wavelength Photometric and Polarimetric Observations of theOutburst of 3C 454.3 in 2009 December'', Sasada, M., et al., 2012, PASJ, 64,
58``The characterization of the distant blazar GB6 J1239+0443 from flaring andlow activity periods'', Pacciani, L., et al., 2012, arXiv, arXiv:1206.4454``GRB 091208B: First Detection of the Optical Polarization in Early Forward
Shock Emission of a Gamma-Ray Burst Afterglow'', Uehara, T., et al., 2012,ApJ, 752, L6``Multi-wavelength Observations of Blazar AO 0235+164 in the 2008-2009
Flaring State'', Ackermann, M., et al., 2012, ApJ, 751, 159``Photopolarimetric Monitoring of Blazars in the Optical and Near-Infrared
Bands with the Kanata Telescope. I. Correlations between Flux, Color, andPolarization‘’, Ikejiri, Y., et al., 2011, PASJ, 63, 639``Prominent Polarized Flares of the Blazars AO 0235+164 and PKS 1510-089'',
Sasada, M., et al., 2011, PASJ, 63, 489

サイエンストピックについては
3. 植村の発表で
2.

4.
5.
6.
7.

2011/8/9

岡山ユーザーズミーティング

21査読論文数1210864202007
2011/8/92008

20092010

岡山ユーザーズミーティング

2011

201222

学位論文数7654卒論修士

3博士

2102004
2011/8/9

2005

2006

20072008

2009

岡山ユーザーズミーティング

2010

2011
23

1年間の共同研究・共同利用• 東北大グループ 中川 et al.
– ヘテロダイン式中間赤外高分散分光器の試験観測– 2011/09/11-09/23、2012/1/6-1/20• 東北大グループ 市川、沖田 et al.
– DIMMの試験観測• 山口大グループ 藤沢 et al.
– ブレーザーPKS1749• 大阪大グループ 林田 et al.
– セイファート銀河

すざくとの同時観測• 茨城大グループ 片桐 et al.

– J0939（フェルミ天体） 電波との連携観測• 国立天文台グループ 紀 et al.

– ブレーザー 電波との同時観測• 埼玉豊岡高校– 2012/1/27-1/28• 観測申し込みは随時受付中です。
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岡山ユーザーズミーティング24社会貢献活動（2006年度～2011年度）
講演会

天文台見学

観望会

来訪者数

2006年度 １４２７２８約4000人

2007年度 １０
2008年度 ７３６２１２３１６約2200人
約1600人

2009年度 １５４２１７約1600人

2010年度 ９２３２３約1600人

2011年度 ９２６２４約2000人

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岡山ユーザーズミーティング

25

定例観望会• 一般公募 東広島市中心• 毎年４回実施（春２回＋秋２回）• １回当たり４０人＋４０人の２班構成  １年で３２０人• 競争率：– 6倍（2006年6月）約1倍（2010年）約2倍（2012年） まだまだ新規需要あり• 広島市こども科学館と協力して、子供向け観望会を追加• 観望メニューの工夫（リピーター向け企画とか）も検討中
2011/8/9

岡山ユーザーズミーティング

26今年の川端は忙しい
今年の夏は忙しい
1. 7/5
河内地区おもと会見学（川端）2. 7/7
東広島ボランティアガイドの会（川端）, 七夕観望会（植村、大杉）
3. 7/11 中国徳陽市小中学生見学（吉田）4. 7/17 東広島熟年大学見学（観山、川端）
5. 7/19 井口高2年見学（大杉）6. 7/20 アイデック1名＋知的財産部門長ほか数名見学（吉田）7. 7/21,22 特別観望会（大杉、川端、観山、植村、森谷、吉田）
8. 7/23 広島高校訪問（吉田）9. 7/27 東広島熟年大学見学27名（吉田）10. 7/30 坂中学科学部見学38名（川端）11. 8/1
賀茂高校見学（10名）（植村、大杉、川端、観山）
12. 8/4
高校生講座＠理学部(吉田、川端、深沢、水野)
13. 8/4
岡山理大学生2名見学・観望希望(大杉)14. 8/6
益田高 周藤先生、分子光科学 吉田先生 見学(川端)15. 8/7
オープンキャンパスイベント(川端、大杉、森谷、深沢)
16. 8/11-12 福山附属高校観測実習(植村、川端)
17. 8/20 福富町観望会 （観山、川端）
18. 8/24 ライトダウンイベント 西条小 （観山、大杉、吉田、川端、植村、秋田谷、森谷）
19. 8/25 広島市野外活動センターイベント(川端)20. 8/27-29 学生観測実習 （川端、吉田、植村、大杉、秋田谷、森谷）
21. 8/31 韓国中高生見学（川端？）2011/8/9

岡山ユーザーズミーティング27

2011/8/9

岡山ユーザーズミーティング

28

将来計画
• 装置計画– HONIR → 今年度中の運用開始– 赤外センサ → 科研費基盤A（総額3500万円）。浜ホトと協力して開始。64×64素子試験継続• 大学間連携– 「大学間連携による光学赤外天文学研究教育拠点のネットワーク構築」の推進• 東アジア・中近東との天文学協力– 中国・チベット・サイト調査への協力＋チベットへの小口径望遠鏡設置（「重力波」新学術領域） → 中口径望遠鏡計画へ– エジプトとの天文学協力（二国間連携事業へ申請）
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岡山ユーザーズミーティング

29

新学術領域研究 平成24年度～28年度「重力波天体の多様な観測による宇宙物理学の新展開」
領域代表：中村卓史・京都大学教授

計画研究A02「天体重力波の光学赤外線対応現象の探索」
研究代表：吉田道利
広大の計画：

東アジア適地（中国西域が候補）に50㎝ロボット望遠鏡「かなた」と連携して重力波候補天体の探索

50㎝ロボット望遠鏡
かなた望遠鏡

宇宙科学センター将来計画の柱「海外への中口径望遠鏡設置による突発天体研究の推進」
 概算要求へ重力波源の特定!

超広視野観測による迅速な候補天体の発見
多彩な観測網による現象の理解
重力波アラート（A04）

通知

超広視野観測候補天体の発見

X線ガンマ線(A01)
ニュートリノ(A03)

迅速な同定
観測網内への通知
連携

山口32m
野辺山45m

連携

理論研究(A05)

木曾超広視野CMOSカメラ

岡山OAOWFC

多波長観測多モード観測

現象の理解より詳しい調査

現象種別の同定
放射メカニズム

赤方偏移
放射メカニズム

IRSF

全地球的観測網

かなた

miniTAO

長期フォローアップ

すばる

現象の進化

広大：中国50cm

京大3.8m進行スケジュール2015年iKAGRA観測までに観測ネットワークの基礎を構築

2012

2013

2014

2015

準備・開発期間

2016

試験観測

超広視野CMOS
カメラ

開発・試験

OAOWFC
ロボット観測システム

自動観測システム開発試験・運用

京大3.8m望遠鏡
面分光装置

設計

開発・製作

望遠鏡・設計製作

中国50cm望遠鏡

インストール
試験運用

試験運用
完成

広視野多色カメラ製作

重力波アラート
対応ソフト

設計

インストール・試験

本格運用

大量データ解析
パイプライン

設計・開発

インストール・試験

本格運用

多波長・多地点観測による突発天体研究

かなた望遠鏡、IRSF、miniTAO、すばる
電波32m、45mなどと連携して継続

広島大学分担運用

運用

中国へ移設・試験運用

観測ネットワーク組み入れ

重力波観測フォローアップ

望遠鏡整備

木曾シュミット
超広視野観測
システム

本格観測

2011

2013

2014

教授（吉田）、准教授（川端）、准教授（植村）、特任助教(秋田谷、大学間連携）

X線ガンマ線観測部門

准教授（水野）、特任教授（大杉）併任教授（深沢）、特任助教（田中）理論天文学研究部門

2016

2017

特任教授（観山）
併任教授（小嶌）
初期宇宙・素粒子研究部門
惑星系部門

教育

理学研究科との協力

学内協力体制整備（理学部との協力体制等）

大学間連携

研究開発

他大学との研究協力協定

HONIR

大学間連携による多波長・多モード観測プロジェクト（2011年－2016年）
京大、名大、東大、東工大、鹿児島大、国立天文台

連携教育システム開発

新たな連携事業

単位互換制度共同教育システム

かなた望遠鏡運用

赤外センサ

TMT計画への参加

POGOLite

打ち上げ

Astro-H Ｘ線衛星装置開発

JAXAと協力

国立天文台、カリフォルニア工科大等と協力
Astro-H打ち上げ

運用

次期高エネルギーガンマ線望遠鏡計画への参加

海外展開

JAXA、NASA、SLACとの研究協力協定

衛星装置開発フェルミ・ガンマ線衛星運用

東アジア・中近東との研究協力観測装置開発協力

NASA、SLACと協力
観測装置開発協力

共同研究

2018

広島大学宇宙科学
総合教育研究機構

光赤外観測部門

2015
第２期中期計画

体制整備

2012

東アジア望遠鏡建設

次期X線衛星Astro-H

次期高エネルギーガンマ線望遠鏡（ＣＴＡ）
大学間連携

次世代超大型望遠鏡（ＴＭＴ）

京大

フェルミ衛星ＮＡＳＡ

スタンフォード大高エネルギー突発
天体の観測研究東工大

フェルミ衛星運用

名大観測装置開発高エネルギー素粒子実験

研究協力
将来計画

Astro-H装置開発
赤外線センサ開発

教育学
研究科

理論シミュレーション
国立天
文台

ＪＡＸＡ

理学研究科
高エネルギー天体現
象観測・理論研究

宇宙科学センター

東大

鹿児
島大

すざくX線衛星

総合科
学研究
科

教育連携

広島大学
東アジア中核天文台連合

広報普及

東アジア天文台2011/8/9

岡山ユーザーズミーティング

35

装置開発の状況

HONIR本体内部の様子
入射窓（望遠鏡側）
筐体（常温）
フィルターホイール

可視検出器
１．２ｍ（173K）

スリットホイール

ひとみホイール

フィルターホイール

冷凍機
ヘッド

赤外検出器#1（～80K）

コールドボックス（～70K）

HONIR制御系
検出器ＰＣ （linux）

シャッター制御

モータPC

検出器（可視・赤外）
温度制御・真空モニター

モーター

検出器PC

シャッター制御

モータＰＣ （Windows）
光学ホイール制御
焦点マスク

温度モニター
温度コントロール

瞳マスク
可視 フィルター・プリズム
赤外1 フィルター・プリズム

リモートPC（制御室）から統一制御

検出器制御

制御室PC

HONIR 開発の進捗: 真空容器・筐体
昨年夏まで
到達真空度10-6 Torr
シール部の丁寧な対処（研磨等）→ 冷却時の真空悪化率 2×10-10 Torr/s まで軽減

[2011年12月-2月]
真空引きしなくても40日以上に亘り、真空度 < 1×10-4 Torr、赤外検出器温度 <80K を保った。
※しかもコールドボックスの１面が放射シールドされていない状況だった（冬季の）実用上はこれで充分だろう
夏季でも充分な真空・冷却を保つため更なる対処を予定
・吸着剤を導入（ケース製作済み）
・放射シールドをしっかり貼る

HONIR 開発の進捗: 制御系
光学系ホイールの駆動試験・調整• 一部、トルクの大きい真空専用モータに（それ以外は手改造モータを使用）• 冷却時に原点（マイクロスイッチ使用）を検出しない場合あり → 調整＋より安全な方法を採用する

シャッター駆動プログラム整備・較正
• 良い駆動再現性（温度や重力方向に依らず、動作時間のばらつきは5ms以下）• 露出 0.3s - 500s全域で誤差3%以下に較正済み• 最短露出時での露光ムラ 0.7%以下

HONIR 開発の進捗: 検出器系
検出器
– IR（Raytheon Virgo MCT 2k2k）– Opt（HPK 2k4k 完全空乏型CCD）

コントローラー・読み出しボード– Messia5– Mfront2 (CCD – 4ch読み出し)– MACS2（MCT – 4ch読み出し）– 低温時にはMACS2に不具合同時読み出しスクリプト
Opt CCDの露出中に、IR MCTを多重露出・読み出し（リセット法を改良し高効率化; 中島）
FITS画像のヘッダーは未実装

MCT読み出しボード
MACS2に代わる、16ch読み出しの新ボードを開発中（木曽WFC用に倣う; 宇井）Reytheon Virgo HPK
2k2k HgCdTe
2k4k Si (FD)HONIR 開発の進捗: 光学系：レンズトレイン
常温下での光学調整• レンズ系を手作業で組み上げ・調整• ZEMAXシミュレーションとほぼ一致• コリメータレンズ系に光軸のシフトがみられる

冷却下での光学調整• ZEMAXシミュレーションと差異あり

試験観測結果（2011-12年冬季）• 最良星像サイズ 可視1.7” 近赤外0.9”（但しすべて同時観測した訳ではないことに注意）• デフォーカス像による収差成分の分離
 可視・赤外両チャンネルに共通に
 光学系の軸ズレ および球面収差とコマ収差
 光学系の軸ズレは、コリメータの光軸シフトと同じ向き→ コリメータレンズ系を中心に再組上げ・調整中

原尾 修士論文（2012）