2013年8月7日

新ドームふじ基地

南極望遠鏡計画
10mテラヘルツ望遠鏡

東北大学 市川隆
筑波大学 中井直正
国立極地研究所
南極天文コンソーシアム

2.5m赤外線望遠鏡

新ドームふじ基地

今年1月のドームふじ基地
Syowa
Dome F(3810m)

第54次南極隊員
東北大から院生(沖田、小山が参加)

2.5m 赤外線望遠鏡
岡山3.8mの技術を用いた超軽量架台(Kurita+2009)

発砲スロール製ドーム

 ３色赤外線(1～5μm)カメラ+低分散多天体機能
 10μmヘテロダイン分光器0.2”シーイングを得るために13mのタワーMid-infrared heterodyne spectrograph7~13μm
R~107-8
Bandwidth 1GHz
Nakagawa+ 201217μm (H2波長域)レーザーを開発中Three-Color Infrared Camera (1~5μm)
ORION 2Kx2K x 3

Proto model

Technology of MOIRCS for 8.2m Subaru
Multi-object Infrared Camera and Spectrograph

Under assembling
2Kx2K VIRGO (1~2.5μm)
256x256x2 InSb (2.5~5μm)

Simultaneous two colors and Sp

simple multi-slit spectrograph
J~10 reference stars in large slits

K

Slit mask of MOSFIRE
R~100
1~5μm
McLean+ 2010

南極での観測の主な利点
 高い晴天率 (快晴68%、晴れ85%) 高い透明度、低い水蒸気量 (0.14mmPWV、冬期50 percentile) 低い大気バックグランド (冬期は近赤外線でマウナケアの1/50～1/100)
 大気透過率の高い安定性
 優れたシーイング (可視光0.2”、50 percentile、地上約15m高) 継続観測 (赤緯-20度以下で周極観測可能)
冬期24時間、約5ヶ月間(波長に依存)の連続観測可ポスター
南極ドームふじのシーイング‐雪面から高さ15mで0.2秒角‐

11m

左から、SODAR, Snodar, 16m気象タワーとPt温度計、Tohoku DIMM,すばるとの撮像検出限界の比較

Point sources with
1 hour integration
S/N=5Subaru

AIRT
0.12”

0.24”
回折限界

近赤外線波長ですばる望遠鏡に匹敵する感度
ハッブル望遠鏡なみの空間分解能
新しい大気の窓

主目的
南極の卓越した天文環境を生かし、大学間連携、極地研の協力を得て以下の研究を行う

テラヘルツ銀河の広域探査と星生成活動
スーパーアースの水蒸気大気
惑星の大気循環
II型超新星探査

z～3 大質量Quiescent銀河の起源
z=6.5のHershel銀河

Riechers+ 2013

1時間積分10mテラヘルツ望遠鏡
コンフュージョン

SPICA

2.5m赤外線望遠鏡

ALMA

2.4μm
S/N=5 (1時間積分) すばる望遠鏡並み、またはそれ以上

J、Kdark、3.4μm、3色広域深探査
Our Goal

MODS
FIRES
Subaru+MOIRCS

MODS(KAB, 5σ)Depth(KAB, 5σ)

SDF

8m telescope
VISTA
VLT GOODS-S

MUSYC

Survey area (arcmin2)

UKIDSS

4m telescope

e.g., high-zにおける銀河生成領域での広域探査
1°×1°、z=3で109Msun銀河を1シーズンで完了
100Mpcx100Mpc
SSA22 (z~3) (Uchimoto+2012)

Proto-Quasar?

••••quiescent and SF galaxies
dusty galaxies
low mass galaxies (~109Msun)
morphology

AzTEC1

Tamura+ 2010スーパーアースの水蒸気大気
 南極の少ない水蒸気量 安定した大気 長い極夜での多惑星系連続観測

系外惑星の多様性

HST

SPITZER

スーパーアース

ホットジュピター東北大学の推進体制
東北大学理学研究科（地球物理学専攻）（惑星プラズマ大気研究センター）
太陽系惑星の大気構造の解明
ヘテロダイン分光器

生命生存可能性惑星の探査

東北大学
理学研究科
（天文学専攻）

筑波大学
テラヘルツ望遠鏡
電波カメラ

暗黒銀河の発見

超軽量赤外線望遠鏡
赤外線カメラ

極地環境科学東北大学工学研究科（宇宙探査工学分野）（地域環境計画分野）「はやぶさ」の技術
極寒での建築技術

研究・開発協力

安全安心・極限環境のロボティクスと建築

国立極地研究所
大阪大学、日本大学、立教大学
名古屋大学、東京工業大学
京都大学、新潟工科大学
金沢大学、理化学研究所
ニューサウスウェールズ大学
他
17日本の南極天文学の推進
筑波大学
東北大学天文学専攻

主な研究課題THz銀河の解明
地球型惑星の水蒸気大気の発見
銀河の広域地図と銀河進化
重力レンズ効果による系外惑星の発見
重力崩壊型超新星の探査
天の川での星間分子の広域探査

南極天文コンソーシアム

金沢大学
日本大学
新潟工科大学

立教大学
国立天文台
大阪大学

研究協力

設営協力
東北大学工学研究科

国立極地研究所

国際協力

光学赤外線天文連絡会

東北大学惑星ｸﾞﾙｰﾌﾟ

ﾆｭｰｻｳｽｳｪｰﾙｽﾞ大学（豪) (1)

宇宙電波懇談会

埼玉大学

東京工業大学

大阪府立大学

SCAR
Astronomy and Astrophysics
from Antarctica (AAA) (2)

名古屋大学

東京大学

立命館大学

大阪府立大学

NICT

理化学研究所京都大学

AAAワーキンググループ (3)(1) 東北大学天文学専攻、極地研と協定書締結(2) 欧米、オーストラリア、中国、東北大学天文学専攻(3) 欧米、オーストラリア、中国、日本(東北大学、国立天文台、理化学研究所)
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世界の状況Dome F(3810m)

予算審査最終段階
Syowa

2.5m 望遠鏡
5mTHz望遠鏡

1000km60cm THz

Dome A(4100m)Ridge A
(4050m)South Pole

Zhongshan

50cm Schmidt telescope
Dome C(3250m)

10m Sub-mm telescope

80cm Infrared telescope
40cm optical telescope

推薦

田島節子(大阪大学)
芝井 広(大阪大学)
面高俊宏(鹿児島大学)「南極望遠鏡計画」(代表 筑波大学学長 山田信博)

南極天文コンソーシアム推薦

宇宙電波懇談会

筑波大学
10mテラヘルツ望遠鏡

東北大学
2.5m赤外線望遠鏡

国立極地研究所

推薦

光学赤外線天文連絡会
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国立極地研究所もサポート
日本学術会議第 22 期学術の大型施設計画・大規模研究計画に関するマスタープラン「学術大型研究計画」への応募

極域科学のフロンティア－南極観測・北極観測の新展開による地球環境変動研究－
国立極地研究所所長
白石和行
計画の概要(抜粋)1) 南極内陸総合観測
通年観測が可能な南極内陸基地を新たに整備し、地球観測と天文観測の世界先端拠点とする。
2) 北極域環境変動研究
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三者間での協議と合意
数理物質系で1位

理学研究科で1位

筑波大学
10mテラヘルツ望遠鏡
南極観測センター

東北大学
2.5m赤外線望遠鏡

協定書

協定書

国立極地研究所
新ドームふじ基地

大学間連携

平成26年度概算要求

スケジュール
南極観測
国立極地研究所

2014

2015

2016

8期南極観測

2017

2018

2019

2020

2021

2022

2023

10期南極観測

第9期南極観測計画

基地建設（計画）

輸送力増強

越冬

筑波大学
東北大学

テラヘルツ望遠鏡 赤外線望遠鏡

第１期第２期

設計・製作

国内仮組
試験

設計・製作

国内仮組
試験

輸送

輸送
現地組立
調整試験

輸送

輸送
現地組立
調整試験

観測開始
リモート観測（日本）
保守運用（現地）新天文観測拠点
衛星
・大気がない・全波長域
・高感度

南極ドームふじ基地
・比較的大きな望遠鏡、安価
・大気の窓では比較的高感度・修理が可能
・最新の検出器に交換• 10mテラヘルツ望遠鏡• 2.5m赤外線望遠鏡

将来の発展
・赤外テラヘルツ干渉計
・ 他

地上・大型望遠鏡
・技術容易、安価・アクセスが容易
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南極赤外線望遠鏡ワークショップ
場所 東北大学理学研究科(物理系研究棟8階806予定)
日時 9月13日(金)9:30‐16:00頃
プログラム
1.計画と装置の概要
望遠鏡、赤外線カメラ、ヘテロダイン分光器
2.テラヘルツ銀河の広域探査
3.系外惑星4.太陽系惑星
5.変光天体(超新星、変光星、GRB等)
6.他(サイエンス、装置の提案も歓迎)
望遠鏡、観測装置、環境などの資料
http://www.astr.tohoku.ac.jp/~ichikawa/antarctic/report/AIRT.pdf

補足新ドームふじ基地の建設
国立極地研究所の新たな研究拠点
新ドームふじ基地

現在のドームふじ基地

現在の基地はすでに雪面下に埋没。新基地は埋没を防ぐ新しい建設技術が用いられる

新しい場所は水蒸気量が現在のドームふじ基地より10%少なく、これはドームAと同程度であり、大気のゆらぎも含めて、ドームふじが天文観測にとって、地球上で最も良い場所であることを示している

新基地の検討会議には南極天文コンソーシアムも参加
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複数の惑星を持つ明るいトランジット天体候補

TESS (2017年)

自前の広視野CCDカメラ

明るいG、K、M型星の地球サイズ惑星の全天トランジット探査

中国ドームA
50cmシュミットx3台

長期連続観測
太陽系惑星の大気組成と分布、運動
東北大赤外線ヘテロダイン分光器
波長 7-13μm
波長分解能 107~8小型で構造が簡単なので南極向き様々な分子が観測可能
CO2,H2O,O3,CH4,….
現在、17μm帯を開発中

広大かなた望遠鏡での観測