蔀関月作, 「巴御前出陣図」,

木曽シュミット望遠鏡

東京国立博物館,©Image: TNM Image Archives

Tomo-e Gozenによる突発天体サーベイ計画
諸隈 智貴 (東京大学)
東京大学・木曽観測所
Tomo-e Gozenサーベイ検討WG

岡山ユーザーズミーティング2017

2017/09/04-05

1

Contents
木曽観測所近況
Tomo-e Gozen (“巴御前”) カメラ
全天サーベイ観測計画
追観測: “flash” spectroscopy w/ KOOLS-IFU
まとめ

岡山ユーザーズミーティング2017

2017/09/04-052東京大学・木曽観測所

2017年カレンダー

105cmシュミット望遠鏡
1974年ファーストライト
以降、共同利用観測を実施
2016年度(2017年3月)をもって終了
所長: 土居 ==> 小林 (2016/4-)
Kiso Wide Field Camera (KWFC; 2012/4より運用開始)
大規模観測他の”サーベイ観測”を中心に遠隔・自動観測開始
新CMOSカメラ: Tomo-e Gozen (ポスター参照)
木曽シュミットシンポ@毎年7月頃

長期滞在利用施設としての利用
高校教育(「銀河学校」，「星の教室」)，大学教育Tomo-e Gozen (巴御前)8 4
OG84 CMOSセンサ
20 deg2 (9 deg直径)2 Hz(-20 Hz)読み出し (17 mag)
30 TB / 晩
seconds-hoursスケールの突発・変動現象
Sako+2016, Ohsawa+2016, Morii+2017
CM

専用解析サーバ
Qe
M

42S

3-1

T

10Hz動画

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2017/09/04-05

4http://www.ioa.s.u-tokyo.ac.jp/~tmorokuma/research/WS/201702KOOLSTomoe/ProgramKOOLSTomoe201702.html

2017/2@京都

2017/6/2 サーベイ検討WG第1回ミーティング(tomoesurvey@ioa.s.u-tokyo.ac.jp)

2017/7@木曽http://www.ioa.s.u-tokyo.ac.jp/kisohp/RESEARCH/symp2017/index.html
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5

提案されたサイエンス
超新星
パルサー
重力波対応天体
ニュートリノ対応天体
彗星・小惑星
流星
近地球天体
宇宙デブリ
移動天体
スーパーフレア“Tomo-e Flash”
YSO
Ultra-Long GRB
Fast Radio Burst
AGN
X-ray transient (MAXI, NICER)UV transient (Hibari)“Rare Event Survey”
偏光サーベイ

M型星フレア
激変星

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6

−60

10

1 local Universe
Transients
in10
theTransientsin thelocal
Universe
Transients
inthelocal
Universe
Transientsin the local Universe log383
Transientsin
thelocalUniverse( Characteristic Timescale [day][sec]) 383

10383383
383 383

210

TransientsinthelocalUniverse

1""""""""""""""""""""""""""2""""""""""""""""""""""""""3""""""""""""""""""""""""""4"""""""""""""""""""""""""5"""""""""""""""""""""""""6""""""""""""""""""""""""7"454510−24−2410 45 1),Figure2011).
Notethat until 2005
45 in the Year 2011 (Kasliwal
45
45 (Fig.
−24 4. Framework of Cosmic Explosions−24−24−24
LuminousSupernovae
LuminousSupernovae
10101010
LuminousSupernovae
LuminousSupernovae
LuminousSupernovae
LuminousSupernovae
SCP06F6
SCP06F6
we only knew about three classes(denoted by gray bands).
In thepast six years, systematicsearches,SCP06F6SCP06F6SCP06F6 SN2005ap SN2008es
SCP06F6SN2008es
PTF09cnd
SN2005ap
PTF09cnd
SN2008es PTF09cndsearches have uncovered
SN2008es
SN2008es
serendipitous
discoveries
andarchival
a plethoraof novel,raretransients.
DiscovSN2005ap
SN2005ap
SN2005ap SN2008es PTF09cnd
SN2005ap)*!&+()*)
−22−22
PTF09cndSN2006gy
PTF09cnd
SN2006gy−22−22−22 PTF10cwrPTF09cwl−22
PTF09atu
44
SN2006gy
SN2006gy
SN2006gy
SN2006gy
PTF09cwl
PTF09atu
4410
eries by the Palomar Transient
Factory
andP60-FasTING(Kasliwaletal.
2011a)
aredenotedby?.
Several
PTF10cwr
PTF09atu
PTF09atu
PTF09atu
PTF09atu
444444 10 44
PTF09cwl
PTF09cwl
PTF09cwl
PTF10cwr PTF09cwl
PTF10cwr
PTF10cwr 10
PTF10cwr
101010
$$(.
SN2007bi
new classes are emerging and the governing physics is being widely debated: luminous
rednovae(electronSN2007bi
SN2007bi
SN2007bi
SN2007bi
SN2007bi−20+()*)
(*!&collapse of rapidly −20rotating O–Ne–Mg white−20 −20−20−20capture
induceddwarfs?),
luminous
supernovae(magnetarsThermonuclear%
Thermonuclear!%+Thermonuclear
Thermonuclear
Thermonuclear
Thermonuclear
43
Supernovae
4310
Supernovae
&explosions?),or pair instability.Ia
explosions(heliumdetonations
inultra-compact
whitedwarfbinaries),

43
43
43
43
Supernovae
Supernovae
Supernovae
SupernovaeSN2002bj
10##')
 SN2002bj10
101010SN2002bj
SN2002bj
SN2002bj
SN2002bj

Calcium-richhalotransients(heliumdeflagrations?).
−18−18
PTF10bhp
Core−Collapse
PTF10bhp
Core−Collapse
PTF10bhp
PTF10bhp
PTF10bhp
Core−Collapse
Core−Collapse
Core−CollapseSupernovaeCore−Collapse 421042
PTF11bij*+Supernovae&PTF11bij"
4242 Supernovae.Ia Explosions
42 10 42Supernovae
Supernovae
PTF11bij
PTF11bij "(Supernovae
PTF11bij
PTF11bij
PTF09dav.IaExplosions
10101010.Ia
Explosions.Ia
Explosions&PTF09dav−16−16.Ia Explosions PTF09dav .Ia Explosions)

PTF09dav
PTF09dav
PTF09dav−16−16

PTF10iuv,&%(PTF10iuv
PTF10iuvv
SN2005E .' PTF10iuv)+'PTF10iuv PTF10iuSN2005E
SN2005E &##')
SN2005E SN2005E
SN2005E−110 M (advanced LIGO, advanced VIRGO, LCGT, INDIGO) coming online. Detecting gravitational
pc waves from neutron&star
every month is expected to become routine. A basic common(mergers−16−16PTF10bhp

&*$$(.('*()

.'
SN2008ha
ality between
wave searches and SN2008ha
the electromagnetic
search describedabove is that
SN2008ha
41−14 gravitational
SN2008ha
SN2008ha
SN2008ha
4110−1441414141−14 ) &"
−14−14−14SN2008S
10Ca−rich
% Ca−rich
SN2008S
10(say, < 20010PTF10acbp
10 poor10sky
SN2008S
SN2008SknownSN2008S
both are limited to theUniverse
Mpc). Achallenge
will be SN2008S
theCa−richCa−richlocal
Ca−richCa−richPTF10acbp
!#&%&,
PTF10acbp
PTF10acbpPTF10acbp
PTF10acbp
Transients("&+*
Transients%&,
Transients
Transients rate
Transients
localizationsof the Transients
gravitational wave signal
andconsequent large false
positiveof electroNGC300OT
NGC300OT
NGC300OT
NGC300OT
NGC300OT
NGC300OT−12magnetic(Kulkarni &−12Kasliwal 2009). Therefore,priorsearch for an−12 −12candidates−12−12*) to the ambitious)(40+Luminous
*4010
Luminous
40 PTF10fqs
4040
Luminous 1040
Luminous
Luminous+Luminous&PTF10fqs
PTF10fqs
PTF10fqs
PTF10fqs
PTF10fqs.
10 10this10 only be prudent
10 buildelectromagnetic counterpart to aRedgravitational wave
itRedwould
Red to(signal,Red
RedRed)Novae Novae&+Universe.
Novae
Novae
Novae
Novae%!
P60−M82OT−081119
complete inventoryoftransients
inthelocal$
P60−M82OT−081119
P60−M82OT−081119
P60−M82OT−081119
P60−M82OT−081119
M85 OT−10 P60−M82OT−081119
#+M85 OT(#*−10V838
Mon−10 −10−10−8−8−6−6

Classical Novae−8 −8V838 Mon

39

M31 RV 10P60−M81OT−071213
P60−M81OT−071213
P60−M81OT−071213
P60−M81OT−071213−600 −60
10 10 100 10-4−10 M85 OT−8ClassicalNovae 39Classical
Novae Novae
ClassicalNovae
ClassicalM31 RV 10−8P60−M81OT−071213

110-3−60210-2

M85 OT M85 OT
M85 OTV838 Mon
V838 Mon
V838V838
Mon Mon39393910
M3110M31 RV 10
M31 10
RV RV381101110 1 10-1
10−639ClassicalNovae
M31 RVP60−M81OT−071213

#()*()
3810

Peak Luminosity [erg s ]−1

Peak Luminosity [erg s−1]

Peak Luminosity [erg s−1]

Peak Luminosity [erg s−1]

−18

Peak Luminosity [erg s ]]Peak Luminosity [MPeak Luminosity [erg s−1]

Peak Luminosity [M−18V]VV]

Peak Luminosity [M ]V
Peak Luminosity [M ]V−18−18
Peak Luminosity [MVPeak Luminosity [M ]10 0 M
pc38

1002100

1101

210Characteristic[day]Characteristic Timescale [day]log
Characteri
sticTimescale
TimescalTimescalee [day] [day][day]CharacteristicTimescale(Characteristic) Characteristic Timescale [day]

38 38
3810

10 1022 10 2102
1010

Kasliwal 2011,
Cooke/www.astro.caltech.edu/~ycao/B&ETalks/B&E_FRBs_Cooke.pdf)
Figure4.(http:/
FrameworkofExplosions
CosmicExplosions
in Yearthe Year2011(Kasliwal2011).
2005
Figure4.
FrameworkofCosmicExplosionsintheYear2011(Kasliwal2011).
Notethatuntil2005(Fig.1),
Figure4.
FrameworkofCosmicExplosionsintheYear2011(Kasliwal2011).
Notethatuntil2005(Fig.1),
Figure4.
FrameworkofCosmicExplosionsintheYear2011(Kasliwal2011).
Notethatuntil2005(Fig.1),
Figure4.
Frameworkof Cosmic
in theinYear2011(Kasliwal2011).
Note
thatNote
until
2005
(Fig.
1), (Fig.
Figure4. Frameworkof Cosmic
Explosions
the2011(Kasliwal2011).
Note
thatthat
untiluntil
2005
(Fig.
1), 1),
knew
about(denotedbygray
Insixyears,searches,
we onlyweknew only
aboutknew
threeclasses(denotedby graythreebands).three
In theclasses
past(denoted
sixclasses
years,
we onlysystematic
knew about
searches,
three classes
by graybands).
Inbands).
the pastthesixInyears,
wepastonlythesystematic
knew theaboutsearches,
threepastclassesby graybands).
In thesystematic
past searches,
six years, systematicsearches,
we onlyknew
about
threeclasses
bygraybands).
Insixyears,
systematic
weonlyabout(denotedby(denotedgraybands).
pastsix(denotedyears,systematicsearches,
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突発天体全天サーベイ観測計画
10,000 deg2 - 2 hr cadence - 18 mag depth
10,000 deg2 - 1 day cadence - 19 mag depth
no filter: effectively g+r bands
1 visit
3 sec exposure: [0.5 sec exposure] x 6: ~18 mag
2x3 or 2x2 dithering to fill the gaps
~60 deg2 (partially vignetted by ~30%)
cadence: 2 hours
survey area (per 2 hours): ~10,000 deg2 (EL>30 deg)
3-5 times visits per night~19 mag for daily stacked data
weather factor: usable (half), photometric (30%)~5 “early” supernovae / year
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Survey Simulation (Ongoing)
0.5 sec x 6 = 3 sec exposure==> 18 magtime interval: ~2 hours~10,000 deg2

EL = 30 deg
Galactic Plane (< +/- 10 deg)
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9Tomo-e Gozen SN Survey vs other SN surveys

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“flash” imaging + spectroscopy
KISS(KWFC)

Tomo-e All-Sky Survey

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2017/09/04-05©Sako 11

“flash” spectroscopy w/ 3.8m/KOOLS-IFU“IFU” is best for “flash” Supernova Spectroscopy.
10-30 minutes exposure per supernova per epoch

SNe 2004da,
2004dd, 2004dh

Spectroscopic Reduction

The red-channel spectrafrom the data cube.

Spectroscopic Reduction
Type Ia Supernovae and Cosmology

Peter Nugent

A zoom in on thesupernova.

The collapsed datacube, 15x15 lenslets.

Peter Nugent

Type Ia Supernovae and Cosmology©Peter Nugent (SNFactory/UH88/SNIFS)

Data Product: 30TB/晩の生データ
木曽観測所からの”脱出”は不可能，オンサイトで解析
議論 ― 提供さッ

時間がたったら捨てる

1. 全天体測光値©Ohsawa

at 2 Hカ2Hカ
全天体 (クだとmag.) 測光結果を保存
変動し い い天体 含
全情報を保存す

2. イtacked deeァ imageイ
だ ェiイit

最大積分画像 (3イ ― だでたイ) を保存す

3. cィoァァed moェieイ of faイt tィanイientイ
だ, 2

情報を元 変動 あ

4. 高速移動天体
流 や 軌道ッ, NEまイ領域

動画情報を すョッ2Hカ

木曽観測所本館

線状 現信号 本館

解析済※木曽観測所 計算機室 プロ

ク 用⇊
をを用意

観測所本館

Tomo-e Goカen
各計算機へ

ク内00 T切B

解析済
タをそ 1 年 保管可能

岡山ユーザーズミーティング2017※公開範囲 木曽観測所 部

TNOs
2017/09/04-05

Stars

GWs

SNe

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Schedule

年度

岡山ユーザーズミーティング2017

2017/09/04-05

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Summary
105cm木曽シュミット望遠鏡
Tomo-e Gozen: 84 CMOS，20 deg2 FoV
全天サーベイ計画
3秒積分, 2時間cadence, 18 mag, 10000 deg2
1日足すと19 mag
サーベイ検討WG (tomoesurvey@ioa.s.u-tokyo.ac.jp)
スケジュール2017/10: 試験観測 (Q0 w/ 4 chips)
2018/01: 観測開始 w/ Q1 (5 deg2)==> Q2 ==> Q3 ==> Q4 (2018年度完成)
突発天体探査観測シミュレーション
突発天体検出スクリプト/DB開発中
即時・高効率・系統的なフォローアップ観測を
3.8m/KOOLS-IFUへの大きな期待

岡山ユーザーズミーティング2017

2017/09/04-05

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2017/09/04-05