への参加(Wide Field Infra Red Survey Telescope)の
米国Decadal survey2010大型衛星1位

HST,JWSTにつづくNASA最優先の次期旗艦大型衛星
近赤外広視野サーベイ衛星
2025年ごろの打ち上げ

住 貴宏 (阪大), WFIRST WG•暗黒エネルギー/修正重力•系外惑星（マイクロレンズ）•系外惑星（コロナグラフ）•公募観測

2018/09/13 [学術会議マスタープラン2020大型計画に関するシンポジウム] @東京大学本郷キャンパスuiding in imaging mode performed
ng guiding functions contained in the
6x3 science SCAs

(6 filters, GRS
grism, blank)
Grism R = 550-800(2 pixel)

Wide Field Science Channel
SlicerAssembly

Relay

Prism
Spectrograph
R = ~100 (2 pixel)

Flip
Mirror

75 mas/pix;
f/21
1 2kx2k, 18µm pixel size SCA;
4 Mpix; <115K;
0.6-2.0µm bandpass;
FOV 3.00x3.15 arcsec

2.4m WFIRST• 口径：2.4m (HSTと同じ)、NRO（国家偵察局）から譲渡
Optional Coronagraph Instrument
WFIRST-AFTA• 軌道：L2• 広視野分光撮像・コロナグラフ装置
可視光・近赤外（0.6-2μm）270K• 寿命：５年(サービス可能)
WFIRST-AFTA

ntegral Field Unit Spectrograph Channel

Relay w/
DM/FSM

Ea. square is a 4kx4k,
10µm pixel size SCA;
302 Mpix; 120K;
0.6-2.0µm bandpass
0.28 deg2 active area

Fixed DM

Imaging
Detector
IFS

Low order
WFS

Pupil Mask
& Filters

1kx1k, Si low noise FPA; 150K;
IWA 0.25/λ arcsec, λ (0.4-1.0µm)
OWA 2.5 arcsec
2kx2k, Si low noise FPA, 150K;
IFS Detector 0.4-1.0µm bandpass;
R~70, 17 masec sampling

cal block diagram.

ely ending thesunshield thatregard (seeWFIRST-2.4
dy, it was delevel, i.e. anle containing
ty will also be
he observatode, an instruo the existingand provide
he instrument
h design herment modules
e power andtrument modween the twoand stability
and preciseN fields andween 54˚ andion of micro-

Telescope&

Solar&Array&/&
Sunshield&

Figure 3-5: The telescope entrance pupil

and heaters. The telescope control electronics are
3-5: The telescope entrance pupil
locatedFigure
in anelectronics box in the spacecraft andandheaters.
The telescope
controlsuch
electronics
areperform higher control
functionsas commanding
located in an electronics box in the spacecraft and
Wide&Field&
actuators
andmanaging
thermalInstrument&
perform
highercontrol functions
such as set-points.
commanding These
Coronagraph&
actuatorscommands
and managingare
thermal
These
Instrument&Carrier&higher-level
sentset-points.
throughcabling toInstrument&(blue&truss)&
higher-level commands are sent through cabling tolocal boxeson the telescope where they are convertlocal boxes on the telescope where they are converted to low-levelsignalssent
to devices
the devices
ed to low-levelsignals andand sent
to thethem- themSpacecra3&
selves.
Eachsubsystemhasasimilarfunctional
conselves. Each subsystem has a similar functional
conBus&tent with heaters, thermal sensors, and actuators. The
withheaters,
sensors,is control
and actuators.
The
exception
to thisthermal
overall architectureof teleFigure 3-3: WFIRST-2.4 Observatory configuration featur-Figure 3-4: The telescope components without the tent
outer
ing the 2.4-m telescope, two modular instruments and abarrel assembly.
scopetosurvival
heaters. They
are controlledisdirectly
by of teleexception
this overallarchitecture
control
modular spacecraft. busFigure 3-4: The telescope components without the outerthe spacecraft avionics to ensure operation in thescope survival
heaters. They are controlled directly bybarrel assembly.
event of an intermediate electronic failure.
and thermal distortions while providing superior stiffto technicalensureriskoperation
The cost,avionics
schedule, andassociated in theness and stability. The structure has active thermalthe spacecraftEach square is a H4RG-10~90 × bigger than HST–ACS FOV,~200 × bigger than IR channel of WFC3 4k x 4k, 10 micron pitch
Slitless spectroscopy with grism in filter wheel
R_q ~ 100 arcsec/micron
3

288 Mpixels total

Flux Fν (µ Jy)

Hubble x 200 Discovery of High-z Galaxies
DRM1

WFIRST-2.4

Wavelength (µm)

z = 10.8 Galaxy

Precise measurements ofGalaxy clustering
Structure evolution
up to high z

4

弱重力レンズによる暗黒物質分布

WFIRSTで５億個の銀河の形を測定

Figure 2-12: Mass density contours around the cluster MACS J1206.2-0848 derived from a ground-based weaklensing survey with Subaru (red) vs. a weak lensing study with HST/ACS+WFC3 (white). The 10x higher surface density of lensed galaxies achieved from space yields ~3x higher spatial resolution maps. The HST data
shown here is representative of the WFIRST-2.4 HLS. WFIRST-2.4 will make a map of this quality over 2,000

WFIRST観測計画概要
Ø 暗黒エネルギー/修正重力(〜2.5年)
u High Latitude Survey (HLS)（銀河分布）

2000平方度、撮像(YJH)＋分光 (R~800) Y<26.7, J<26.9, H<26.7, F184W<26.2
・弱い重力レンズ現象（WL）
暗黒物質、構造進化
・Red shift space distortion (RSD)!"#$%&&#'#(%)*+,$#-.%+/*0+$01$)"#$2
・Baryon Acoustic Oscillation (BAO)

uIa型超新星探査

L0+'#H$#)$%'$6FDD$$456$789%$

宇宙の加速膨張史"

5, 9, 27平方度、撮像モニタリング＋IFU分光 (R〜100)/01'2*%31,+1'%+'4##1$1,4-%*5''4-'
67787779'#)*:%&1*#1'$131$'Ø 系外惑星：u 重力マイクロレンズ観測 (〜1年)
銀河系中心方向、大軌道半径惑星の分布

u コロナグラフ観測(〜0.3年)

!"-$$

$

91$$!<$=$>?#"=$&)#$$!$!<$$&'0/#$)0$$@!""#"$%&"'()"*+(,-."$$!$8##A$"*,"$.(#&*/*0+$A%)%$)0$B+0C$*1$/$!<$=$DEFF$!$%..%(#+)$%&&#'#(%)*0+$.(0AG&#A$;H$%$I/$!<$*/$+0)$&0+/)%+)$!$0,"0&"1234560*5+"2578"-4-793:"(/$)"#$/0G(&#$01$)"#$%..%(#+)$%&&#'#(%)*0+$*/$+0)$$IA%(B$$$!"#$%&'("$)*+(%,--)./)0%(,1234"))))))))))))
MG&'*A$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$9>N2$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$

コントラスト 5x10-8, 惑星キャラクタライゼーション

Ø Guest Observer 観測（25%,1.5年）
6

2018/11/13

Microlensing exoplanet search

WFIRSTによる惑星検出感度
惑星：３千個(地球質量以下:約2百個）（地上より２桁多い）

水星以外全ての太陽系惑星を検出可能軌道半径（天文単位）

Keplerと合わせて全ての種類の惑星の分布を解明

AFTA with Coronagraph (option)
AFTA Coronagraph Instrument

ExoPlanet Exploration Program

Telescope

Wide field
instrument

Coronagraph
Instrument

Exoplanet
Direct imaging• 400-1000nm band pass
• 5x10-8 contrast• 100 milliarcsec inner working
angle at 400nm• R=50 spectra and polarization
at 400-1000 nm
WFIRST final report May 23, 2013
• 3.8% throughput
http://wfirst.gsfc.nasa.gov/

Exoplanet
Spectroscopy• 近傍ガス巨大惑星、氷惑星の撮像、分光• 原始惑星系円盤

AFTA Coronagraph Instrument will:• Characterize the spectra of over a dozen
radial velocity planets.
• Discover and characterize up to a dozen
more ice and gas giants.
• Provide crucial information on the physics ofplanetary atmospheres and clues to planet
formation.
• Respond to decadal survey to maturecoronagraph technologies, leading to firstimages of a nearby Earth.

• スペースで初の波面補償を用いた本格コロナグラフ• LUVOIR, HaBEXによる地球外生命探査への技術実証
8日本のWFIRST参加への活動
•
•
•
•
•

2010/12、初期WFIRST Science Definition Team(SDT)に住が参加
2013/7、WFIRST-AFTA SDTにJAXA代表として山田亨（ISAS）が参加。
2013/８、「WFIRST 連絡会」立ち上げ。 山田亨（代表）、住（幹事）、 約３０人
2014/2、コロナグラフ開発 WACO WG設立
田村（PI,東大,NAOJ) 早期の具体的検討が必至なコロナグラフ装置検討を先行
2015/3、SDT final report（日本の潜在的興味の表明を記載、他欧州、カナダ、韓国）• 2016/1、WFIRST WGが承認(PI:住)（WACOからの発展的改組）
小規模プロジェクト（戦略的海外協同計画）での参加実現を推進• 2016/2、 NASA started phase A. $90M budget in FY 2016FSWG 開始• 2016/6、山田(亨)がJAXA repとして、NASA FSWGにオブザーバ参加• 2017/3、ISAS戦略的基礎開発予算（コロナグラフ）採択• 2017/3、ISAS国際調整旅費採択• 2018/3、ISAS戦略的基礎開発予算（コロナグラフ）採択• 2017/9、日本の参加計画提案書（海外戦略的協力ミッション）をJAXA首脳部へ提出• 2017/11、 WFIRST外部レビュー：$3.6B → $3.2B大幅なデスコープ• 2018/2/19、NASA WFIRSTSRR explain the flow fromobjective to requirement.
SRR(System Requirements Review),
MDR is reverse.
MDR (Mission Definition Review)日本の貢献案および検討状況■ 宇宙研 WFIRST WG （主査：住）で以下をひとつのパッケージとして考えている。
１．すばる望遠鏡によるWFIRST Synergy Survey(2025年ごろ〜100晩)
1. photo-zのキャリブレーション
2. 狭帯域フィルター etc...

2016/9 光赤天連シンポジウムで合意を得た
2016/11：ハワイ観測所長から宇宙研所長へ
Letter of Intent 送付（NASA HQへcc）
2016/11：ハワイ観測所長及び、すばる委員会より、
コミットメントの合意を得た。

２．WFIRST コロナグラフ装置における機能強化
・偏光撮像機能の付加
・偏光補償機能の開発
・コロナグラフマスク基板製作

概念設計
実証実験

３．地上局による貢献(Ka-band downlink)検討中
４．地上マイクロレンズデータ提供（MOA）貢献合意
地上赤外マイクロレンズ同時観測（阪大）貢献合意

Table 3.

White paper
SubaruWFIRST
synergistic
observation
2016/5/15: callfor white paper
30 proposals by
82 people
7/16, released at
http://iral2.ess.sci.osakau.ac.jp/~sumi/Subaru-WFIRST-Synergy.pdf

Proposed Synergy Programs and required instruments on Subaru

Science Program
Cosmology/Extragalactic Astrophysics
Cosmology with large-scale structure probes
Quasars in the Reionization Era
Finding and Characterizing high-z Clusters
Searching for Bright Lensed high-z Galaxies
Protoclusters across Cosmic Time
Protoclusters in the Reionization Epoch
Precise photo-z for Weak Lensing
Low-Mass Galaxies at up to z ⇠ 1.5
Galaxy and IGM Co-Evolution
Superluminous SNe at Reionization Epoch
Mass Assembly History of Galaxies since z=4
Galactic Astrophysics / Local Volume
Milky Way Disk Flare behind the Bulge
Deep NIR Imaging of the Galactic Bulge
Hypervelocity Stars in the Galactic Bulge
Dark Matter on Dwarf Spheroidal Galaxies
Structure of the Galactic Outer Stellar Disk
Stellar Astrophysics
Low-Mass End of the Initial Mass Function
Bulge Stellar IMF & Low Mass Close Binary
Dust Condensation Region around AGB Stars
Properties of the Bulge Dwarfs by IR Spectra
Solar System
Surface Characterization of TNOs
Water Ices in the Inner Solar System
Exoplanets
Probing Dust Grains in Circumstellar Disks
Polarimetry of Planets/Protoplanetary Disks
Exoplanets Search by Astrometry
Extinction in WFIRST Microlensing Fields
Concurrent Microlensing Observations
Imaging of Microlensing Planetary Hosts
Characterization of Transiting Exoplanets
Exoplanets around Late-M Dwarfs

Authors
Takada+Matsuoka+
Oguri
Oguri
Toshikawa+Toshikawa+Tanaka+Yabe+
Ouchi+Moriya+Kodama+Matsunaga+
Nakada +Nishiyama
Hayashi+Toyouchi+TomidaIta
Ueta+
Fukui+

HSC

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Terai
YoshidaMuto
Murakami+
Yamaguchi+
Suzuki+Suzuki+
Fukui+
NaritaKuzuhara+

PFS

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IRD

SCE

ULT

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Note. — SCE and ULT indicate the SCExAO and the ULTIMATE-Subaru, respectively.

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Organized by JAXA WFIRST WG, Hawaii observatory, NASAWFIRST FSWG
Participants:>90, including 16 from US, WFIRST FSWG, SIT
Scope:
l Share the interests from Japan and US
l Share the requirements from Subaru & WFIRSTl Start considering the overall strategy
l Define the rough schedulel Define the organization
2018/12/17-18, 2nd WFIRST/Subaru synergistic workshop@ISAS

(2) コロナグラフ装置への寄与■ コロナグラフ装置を科学的に発展をもたらす機能・性能強化をする貢献を目指す。
■ 次世代のスペースからの高コントラスト観測に向けて基盤を作る。
（戦略的基礎開発予算で開発中）■ 偏光撮像ユニットの提供
惑星反射光
惑星系円盤➡偏光を示す。
偏光分離素子を光路に挿入■ 偏光補償機能の開発・提供• 望遠鏡・装置偏光による偏光差分波面収差（PDWA)が発生• 現在のベースライン案：直線偏光の１成分のみをとりだしDMで波面補償を行う• 偏光補償装置：複屈折デバイスによる波
面整形、色消し～コントラスト低下を防ぐ■コロナグラフマスク基板• 高面精度シリコン基板および合成石英
基板を製作
R＆D及びJPLと検討中Baseline'White'Sands/Punta'Arenas'
Coverage'(3) 地上データ局について
ダウンリンク・レンジング (軌道：L2)l Kaバンド帯 (26GHz帯)受信
Sバンド送受信• data rate 262.5 Mbps
• Near Earth Network (NEN)
18 m antenna@White Sands

White'Sands'

11.5'hours'min'coverage'

Punta'Arenas'l 日本のタイムゾーンでの基地局運用は大きなメリット
February'2,'2016'

WFIRST'Overview'to'the'FSWG'This'document'is'EAR'controlled.'Use'or'disclosure'of'this'informaFon'is'subject'to'the'restricFons'on'the'Title'Page'of'this'document.'l JAXA 臼田アンテナグループ、深宇宙追跡技術グループの協力を得て進めている。
l GREAT （Kaバンド帯は32GHz)、内之浦34m等のアップグレードを検討èWFIRST WGとして 26GHz帯の追加を検討

83'

地上マイクロレンズ観測：PRIME(PRime-focus Infrared Mirolensing Experiment)
H２８〜特別推進研究(PI:住、阪大)

l 世界初の近赤外線による重力
マイクロレンズ系外惑星探査
lWFIRSTの支援観測（事前観測及び同時観測）
口径:1.8m
視野:1.3平方度、(満月の6倍、世界最大級)
南アフリカ共和国サザーランド観測所

WFIRSTから
H4RG-10 4枚を借用

予算• すばる望遠鏡：

100夜相当• 地上マイクロレンズ望遠鏡： 建設5億円、運営費0.5億円（科研費他獲得済み）•

地上局アンテナ改造費:(2億円/年 ×6年)

• コロナグラフ制作費：3.3億円、運用費 12億円

10.8億円

14.1億円• 総額：（すばる時間、地上局運営費１２億円／6年を含まず）
à海外戦略的協力ミッションとして提案中

WFIRST進捗
l 2018年2月、 大統領予算で、WFIRSTのキャンセ
ルを示唆
l 米研究者有志は、連邦議会でロビー活動
l 日本でも我々は光学赤外線天文連絡会から、
WFIRSTを支持する声明をだした。
l NASA長官は、今後連邦議会の採決までは、
WFIRSTをこれまで通り、遅れなく進めると言明。
l 2018年3月、SRR,MDRを無事通過。
l 2018年5月フェーズBに入った。
l 2018年5月下院で$150MUSの予算要求。
l 2018年6月上院で$352MUSの予算要求(満額)。

Summaryl WFIRSTは、暗黒エネルギー／修正重力、系外惑星を大統計量で、解明。公募観測。
lWFIRST descope により国際パートナーへの期待は大きくなった→貢献を増やすチャンス
l日本の貢献パッケージ
1) すばるシナジー観測
2) 地上マイクロレンズデータ提供、観測
3) コロナグラフ偏光機能の提供（R&D中）
4) 地上局

OK
OK
検討中
検討中

l所内チームに移行ー＞年内のプリプロ候補入り、日米合意を目指す