Thirty Meter Telescope
日本の天文学と TMT
ガンマ線・エックス線から電波まで、さまざまな波長の電磁波を用いる観測により、宇宙における多彩な天体現象が明らかにされてきています。そのなかで、TMT は恒星が最も多くのエネルギーを放つ可視光・赤外線をカバーする基幹的な観測を行います。
TMT 計画は、電波観測分野における ALMA 計画とならんで、国際協力により日本の観測天文学が世界をリードしていくことを可能にします。

TMT 時代にむけて、活発な議論が始まっています。
写真は日本天文学会 2010 年春季年会の企画セッション「TMT で拓く新しい天文学」のひとこま。

3DCG: 中山弘敬（国立天文台 4 次元デジタル宇宙プロジェクト）

TMT Observatory Corporation
1111 S. Arroyo Parkway
Suite 200
Pasadena, California 91105
USA
http://www.tmt.org

自然科学研究機構国立天文台
TMT プロジェクト室
東京都三鷹市大沢 2-21-1
http://tmt.mtk.nao.ac.jp

次世代超大型望遠鏡TMT宇宙への新たな挑戦ー

TMT が切り拓く新たな宇宙像

太陽系外惑星に生命の存在を探る

宇宙の夜明けを解き明かす

相次ぐ太陽系外惑星の発見

見えてきた宇宙の夜明け

太陽以外の星のまわりにも惑星があるのか—20 世紀

すばる望遠鏡は、宇宙誕生から 10 億年以内の時代の末の太陽系外惑星の発見により、この長年の問いに答銀河を多数発見し、初期の銀河や銀河団の形成の理解をえが出されました。それから 10 年あまりの観測で、太大きく前進させました。ビッグバン後から現在にいたる陽系以外の惑星系の性質が次第に明らかになってきま天体形成の歴史のなかで闇に包まれていた時代についにした。

足を踏み込んできたのです。

これらの惑星に生命は存在するのか—この疑問にいよいよ挑戦するときです。TMT は、地球のような惑星宇宙誕生から 8 億年たらず ( 赤方偏移 7)の銀河 IOK-1 ( すばる望遠鏡による )の姿を直接とらえる観測に取り組むとともに、惑星の反射光や惑星大気を透過してくる星の光を分析することにより、惑星の表面や大気の組成を調べ、生命の存在を探ります。

50 光年の距離にある太陽型星 GJ758 の周辺にみつかった惑星候補天体（B と C：すばる望遠鏡による）

TMT は宇宙の初代星・初代銀河の正体に迫る
ビッグバン

TMT は生命の存在しうる太陽系外惑星を探る

38 万年

生命存在の可能性のある惑星探しのひとつが、恒星観測が威力を発揮します。 これにより、宇宙の夜明けるだけでなく、惑星大気を通過する光には、大気中にの時をただ見るだけでなく、理解することが可能とな含まれる物質により、特有の波長の光が吸収されるとります。
最初の星
5 億年

光の強度（相対値）の光に現れる場合のシミュレーション（下）。地球大

また、初代の大質量星が最後に起こす大爆発を探します。最も波長の短い光であるガンマ線で突然明るく輝く現象はガンマ線バーストとよばれ、その多くが巨大な爆発エネルギーをもつ超新星による、宇宙最大の爆発現象であることがわかっています。
宇宙初代に生まれた大質量星も、一生の最後に超新星爆発を起こし、ガンマ線バーストとして輝くとみられます。TMT はその爆発後に放たれる光を赤外線としてとらえ、宇宙の初代星の正体に迫ります。

10 億年

気の酸素分子による吸収帯と区別するためには、高分解能のスペクトル観測が必要とされます。

銀河生成
開始
宇宙の夜
明け

これまでに、すでに惑星大気中のナトリウムの存在は確

酸素分子の吸収帯（上）が惑星大気を透過してくる星河を多数発見してきていますが、その正体を調べるに方法です。この場合、惑星によって恒星の光が遮られスペクトル観測が必要となります。

観測に挑みます。

ハッブル宇宙望遠鏡やすばる望遠鏡は、宇宙初期の銀は、TMT による分光観測や補償光学を用いた高解像度過する成分はごくわずかでしかないため、高い精度の中に、酸素分子など、生命に関連した物質の存在を探す

宇宙の晴れ上がりの前を横切る惑星の光のスペクトル分析を行うといういう影響が現れます。恒星の光のうち、惑星大気を通認されています。TMT では、地球型の小型惑星の大気

TMT では、宇宙で最初の星々からなる銀河を調べます。

90 億年

760

765
波長（ナノメートル）770
137 億年

宇宙の再電離完了

太陽系の誕生現在

複合鏡による口径 30 メートルの巨大望遠鏡
望遠鏡概要

独特なドーム形状

光学系：リッチー・クレティエン式
焦点：変則ナスミス焦点
口径：30 メートル
合成焦点距離：450 メートル
視野：15 分角
主鏡 F 比：1
回折限界：8 ミリ秒角（波長 1 ミクロン）
観測波長：0.31-28 ミクロン

主鏡は 492 枚の複合鏡
風の影響を抑えるため、開口部が最小になるように帽子型のシャッターが用いられます。ドームの底面と斜め面の回転により、天体の方向に開口が向けられます。

観測装置の選択を行う第 3 鏡
主鏡によって集められた光は、望遠鏡頭部にある副鏡（第2 鏡）を経て、主鏡近くにある第 3 鏡によって望遠鏡の口径 30 メートルの主鏡は、492 枚の鏡を合わせるこ左右に振り分けられます。そこには可視光と赤外線の観とで形づくります。一枚の鏡は対角が 1.44 メートルの測装置が配置され、第 3 鏡の角度により装置が選択され六角形状で、82 種類もの軸外し非球面鏡を 6 枚ずつ使っます（下図）。大型の装置の置き換えを行わずに観測手て主鏡を構成します。鏡は熱膨張の極めて小さな材質の法を切り替えるために導入される方式で、第 3 鏡の制御ガラスでつくり、表面粗さは 2 ナノメートルに抑え込にはこれまでになく高い精度が要求されます。

まれます。

分割鏡の支持・制御機構。六角形鏡を裏面から 27 点で支え鏡面形状を整え、3 本のアクチュエータで姿勢を制御します

副鏡は直径 3.1m の凸非球面鏡

第 3 鏡は 2.5m × 3.5m の大きな平面鏡

宇宙への新たな挑戦ー

補償光学と観測装置

補償光学による驚異的な解像力

TMT プロジェクト
国際協力による超大型望遠鏡の建設

地上からの観測では、地球の大気によって天体の像がTMT 計画は、米国カリフォルニア大学、カリフォル乱されてしまいます。しかし、これを補正する技術・補

ニア工科大学、カナダ大学連合によって構想され、独償光学を用いると、地上からでも大気圏外からの観測と自の望遠鏡構想をもっていた日本の国立天文台がこれ同様に、望遠鏡の限界性能の解像度を得ることができまに合流する形で協力しています。計画には中国とインす。TMT は、補償光学を利用することができる赤外線ドも参加を表明しています。

観測においては、30 メートルの口径を活かしてハッブル宇宙望遠鏡を 10 倍以上上回る解像度を実現します。
銀河系中心付近の近赤外線画像。左が補償光学なし、右が補償光学を利用してとられた画像（ケック望遠鏡による）2018 年完成をめざして、現在望遠鏡や観測装置の設計が進められています。

建設地はハワイ・マウナケア山に建設地はハワイ・マウナケア山を第一候補として計画

多彩な観測を実現する観測装置群
多様な天体の観測に対応するため、可視光から赤外線まで、多彩な観測装置が計画されています。初期には３装置が搭載される計画で、その他の装置の製作は順次進められる予定です。

が準備されています。同じマウナケア山にある 8m 級のTMT 建設予定地●

望遠鏡と連携した観測が可能となります。
特に、望遠鏡主焦点を用いた広視野観測を得意とするTMT 初期観測装置

すばる望遠鏡との連携が威力を発揮します。たとえば、すばる望遠鏡を用いた広域探査で検出された遠方銀河の近赤外線分光撮像装置（IRIS）候補天体を、TMT で詳しく分光観測し、宇宙で最も初期波長 0.8 ～ 2.5 ミクロンについて、補償光学により回の銀河の性質を調べるといった観測が期待されます。

折限界像を実現し、撮像・分光観測を行う装置。

広視野可視分光器 (WFOS/MOBIE)
1 ミクロンまでの波長で、大望遠鏡としては広い視野（約 5 分角）について多天体分光を行う装置。波長分解能は最大 7500。

近赤外線多天体分光器 (IRMS)
波長 0.8 ～ 2.5 ミクロンについて、約 5 分角の視野内の多天体分光を行う装置。波長分解能は最大約 5000。

製作を予定している装置

マウナケア山頂の望遠鏡群と TMT 建設予定地

TMT における日本の役割
国際協力で進められる望遠鏡建設のなかで、日本は望遠鏡の心臓部とも言える主鏡の製作や、望遠鏡の基本性能に大きくかかわる副鏡・第 3 鏡の制御機構などを担当することを検討しています。また、天文観測の成否を握る観測装置についても、複数の装置の製作を主導する計画です。

中間赤外線分光撮像装置 (MIRES)

近赤外線分光撮像装置 IRIS の概念図。この装置の撮像機
能の開発は日本の主導で進められています。

近赤外線高分散分光器 (NIRES)

国立天文台特別公開日

可視高分散分光器 (HROS)のひとこま。参加者に惑星探査撮像装置 (PFI)

分割鏡のシールを貼っ多層共役補償光学撮像装置 (WIRC)てもらい、TMT 主鏡模

近赤外線多天体補償光学分光撮像装置 (IRMOS)型（実物の 25 分の一）が完成しました。

主鏡などの製作にむけた技術検証が進められています。写真は 1.44 メートルの分割鏡の研磨試験のようす（提供：キヤノン株式会社）。