東京大学天文学教育研究センター木曽観測所

酒向重行（東京大学大学院理学系研究科附属天文学教育研究センター）

2019/9/24 16:30-40, 2019年度光学赤外線天文連絡会シンポジウム, 国立天文台

東京大学大学院理学系研究科附属天文学教育研究センター・木曽観測所
 施設• 1974年設立• 暗い空, 標高1120m• 宿泊施設, 食堂

 超広視野シュミット望遠鏡
••
•
•

視野 :
主鏡 :
補正レンズ :
F比 :

Φ 9度
150 cm球面鏡
105 cm口径
3.1

 大学望遠鏡としての在り方とは？
 1m望遠鏡で何ができる？

東京大学木曽観測所が出した答え

斬新なアイデア ＋ クイックに実施

圧倒的なデータ量が口径やシーイングの劣勢を巻き返す

マイニングの力が感度を決める



観測の重荷を減らす

可視光で明るさが変動する天体

グレー：2009年以前に知られていた種族
点：2009年以降に発見された種族

Fast Radio Bursts (radio flux)

未探査の宇宙Soft gamma-rayrepeaters

Type IaShockbreakout

0.1

110

ピークの明るさ (erg/s)

Gamma-raybursts

Un-novae

Kilonovae

Flare starts

100

0.01

0.1

110100（日）（秒）
変動の時間スケール

Peter Nugent (2015)よりJeff Cooke (2015)より

宇宙のささやきに耳を傾けようトモエゴゼンの世界観
知識

情報

望遠鏡＋動画カメラ＋大規模データ処理の統合システム

世界初の天文用広視野動画カメラ

トモエゴゼン

105cmレンズ

Sako et al 2018, SPIE 木曽105cmシュミット望遠鏡に搭載

ピークη = 0.68 @500 nm

 視野 20平方度
量子効率

 84台の民生用 2k x 1k CMOSセンサ
 毎秒2フレームの動画
 毎夜30テラバイトのビッグデータ
150cm主鏡

 可視光単色 常温、常圧、軽量設計•波長
キヤノン製表面照射, 19 μm/pix

 運用期間 2019 − 2030年＋＋•

読み出しノイズ 2e-•暗電流 6e-/sec@30℃

トモエゴゼンカメラの開発を2014年4月に開始
トモエゴゼンカメラが2019年4月に完成

count

突発現象・移動天体の探査能力
flash

Duration time of flash (sec)CMOS

Field of View (deg2)

100

Tomo-e Gozen

19CCD

26 100

ZTF

24
22

19171016

unexplored universe

PanSTARR
S

23
1825

TAOS II

10.1

1iPTF
Decam
HSC

22 SDSS

100.1

0.01

10

100

1.8m
1.2m
1.0m

18LSST

20

18.2m

20

25

2210t

100

Temporal resolution (sec)
The numbers in the circles show limiting magnitudes.

161412100.010.1

11000

Apparent moving speed (arcsec/sec)
Tomo-e Gozen :PanSTARRS, ZTF :LSST :

0.5 sec/frame, Nread=2 e30 sec/frame, Nread=5 e60 sec/frame, Nread=10 e-

組織
科研費ベースの共同研究

Kiso Observatory

Tomo-e Gozen ProjectTechnical Working Group

Science Working Group

Supernova
Gravitational wave
Planetary system
Compact object
AGN
Star
Data science
木曽シュミットシンポジウム（2018/7）

オンサイト計算機群


カメラと直結CPU 200コア

ストレージ 1ペタバイト



高速接続 10ギガbps



機械学習・最適化アルゴリズムによるインテリジェントシステム

データ処理各研究チームの計算機
マイニング

トモエゴゼン超新星
30テラバイト/夜

3%のトキメキ
小惑星

一時ストレージ

7日後に消去・・

長期ストレージ

重力波

世界へ

データ処理

各研究チームの計算機

即時トモエゴゼン

マイニング速報用
東京大学データセンタ（柏, 予定）超新星

30テラバイト/夜3%のトキメキ

アーカイブ用国立天文台データセンタ
（三鷹）

小惑星

一時ストレージ
長期ストレージ

長野木曽・・

毎月

 フレッシュネスが大切
重力波

7日後に消去 Twitter的
木曽広域情報センター 上り4ギガbps

東京三鷹

千葉柏

インテリジェント自動観測 計画の立案と実行
 状況変化へ適応- 気象、観測対象の変更

 状況レポート 即時解析

観測プログラム

中小口径望遠鏡で追観測可能

1. 広域サーベイ- 7,000平方度 ‒ 2時間頻度 ‒ 深さ18等級- 超新星、新星、フレア、YSO……
＞高度35°#12

0.5 sec露光

2. 追観測・多波長同時観測#1- 重力波、ニュートリノ- FRB、X線バースト、パルサー

全 6秒露光広域サーベイのシミュレーション- 各丸: 9度直径の視野- 黄色: 天の川

3. 固定視野 ＋ 高速観測
- 全読 fps@ 20 deg2 、部分読＜200 fps@ 52x 38- TNO掩蔽, YSOs, フレア, FRB, 連星WD, 連星BH, 微光流星, NEOs

広域動画サーベイの例
2019年9月19日のトモエゴゼンの足跡
北1晩にサーベイした領域

月太陽東

西
足跡
天の川地平線南 巡回セールスマン問題の最適化法を応用
 状況の変化に応じて適時に再最適化

Pedroso, Ikeda, Morokuma et al. in prep.

各視野： 2フレーム/秒 ー 6秒間
全視野： 2時間 ー 7,000平方度 ー 18等星
検出天体： 3,000万個/夜合成画像

1. 突発天体検出
パイプライン

Tomo-e広域サーベイ
hoursタイムスケールイベントの検出
Tomo-e raw-movie data

total 6 sec exp.
image

#12

Basic image
calibration

+

#1

-スタック

差分画像

Pan-STARRS画像 (PS1,r-band)

0.5 sec eachSimple photometry

in a few minutes

Tomo-eシステム担当 Web
interface

Tomo-e突発現象
サーバ

Classifier based on
existing catalogues

candidates サイエンスチーム担当
機械学習で分類AI

supernova
SQL
interfacestars・・・

Alerts offollow-ups

AGN

solarsystem

Bogus (artificial, seeing
dance, cosmic ray, etc.)
is rejected.
Multi-wavelength catalogues including
AGNs, transients, and solar system.
( optical, UV, IR: SDSS, PS1, GALEX, WISE, AKARI…; Xray: ROSAT, XMM-Newton, Chandra…; radio: FIRST,NVSS, TGSS; SDSS(BAL) quasars, TNS transient,MPChecker… )˜1万件/夜検出108
records/night
Photometry tablewith feature values2. 高速移動天体検出
パイプライン

Tomo-e広域サーベイ
v > 1 arcsec/sec移動天体の検出
Tomo-e raw-movie data

移動天体摘出動画

静定天体をマスク+

0.5 sec each-#12
Mask image+#1

Simple photometry

108
records/nightin a few minutes

Web
interface

Tomo-e高速移動天体
サーバ

Classifier based on
existing catalogues

candidates

機械学習で分類
AINEO
SQL
interfacesatellite・・・

Alerts offollow-ups

debrismeteors

Photometry tablewith feature values

Bogus (artificial, seeing
dance, cosmic ray, etc.)
is rejected.

数100件/夜検出
Satellite, space debris, and NEO catalogues
サイエンスチーム担当  Tomo-eシステム担当

2020年台のマルチメッセンジャー
重力波天文学

重力波の到来を聴く

重力波望遠鏡カグラ/神岡京大岡山3.5m
せいめい望遠鏡

重力波源を狙う東大木曽
トモエゴゼン

重力波源を見極めるデータの公開

共同研究を歓迎いたします• Tomo-e広域サーベイ-

オペレーション

-イベントデータ（フレッシュなデータ）

アクセス方法基本的に毎晩、完全自動観測

2021年まで・・・・・・・・・・・・木曽観測所経由
2021年以降・・・・・・・・・・・・東大柏データセンター経由



アクセス権

全データ ・・・・・・・・・・・・東京大学との共同研究が必要
一部データ・・・・・・・・・・・・一般公開をめざす

-

アーカイブ

国立天文台データセンター• キャンペーンプログラム-

観測提案 東京大学との共同研究としてご相談ください†-

オペレーション キューシステムによる半自動観測。クラシカル観測なし。
†東京大学木曽観測所は全国共同利用は2016年度で終了しました。

 大学望遠鏡としての在り方とは？
 1m望遠鏡で何ができる？

東京大学木曽観測所が出した答え

斬新なアイデア ＋ クイックに実行

圧倒的なデータ量が口径やシーイングの劣勢を巻き返す

マイニングの力が感度を決める



観測の重荷を減らす