Euclid衛星計画

大栗 真宗(東京大学 RESCEU/物理/カブリIPMU)

2021/9/7 光赤天連2021@オンライン

https://www.euclid-ec.org

Euclid衛星計画• 欧州宇宙機関 (ESA) のMクラス
サーベイ観測衛星 (>6億ユーロ)• ~15000deg2の可視撮像, 近赤外撮像, グリズム分光• 2022年打ち上げ予定
1.2m telescope
FOV 0.54 deg2

https://www.euclid-ec.org

望遠鏡
EuclidM2 mirror,
M2 mechanism
M2 baffle

M2 truss

Baseplate
M1 mirror•

Large field of view 3 mirrors anastigmatic (Korsch) telescope•

M1: 1.25 m ; M2: 0.35 m•

24.5 m focal

検出器
VIS (可視撮像)

Image credit: CEANISP (近赤外撮像+分光)

https://www.esa.int/ESA_Multimedia/Images/2020/07/Euclid_s_NISP_instrument

検出器
VIS (可視撮像)

Image credit: CEA

NISP (近赤外撮像+分光)

https://www.esa.int/ESA_Multimedia/Images/2020/07/Euclid_s_NISP_instrumentfrom J. Brinchmann

高解像度画像 → 重力レンズ

検出器
NISP (近赤外撮像+分光)

from
P. Franzetti, B. Garilli, A. Ealet, N. Fourmanoit & J. Zoubianhttps://www.esa.int/ESA_Multimedia/Images/2020/07/Euclid_s_NISP_instrument
Image credit: CEA

slitless分光 → 銀河クラスタリング(撮像 → 測光的赤方偏移)

打ち上げ• Soyuz ST-B Fregat-MT で打ち上げ (フランス領ギアナ)• L2周りからサーベイ観測

https://space.skyrocket.de/doc_lau_det/soyuz-stb_fregat-mt.htm

https://www.esa.int/ESA_Multimedia/Images/2017/11/Lagrange_points

https://www.euclid-ec.org/?page_id=2581

サーベイ観測Wideサーベイ領域(黄道座標)

サーベイ
パラメータ

https://www.cosmos.esa.int/web/euclid/euclid-survey

Deepサーベイ
Euclid Deep Field North (NEP)
10 deg2(銀河座標)

Euclid Deep Field South (SEP)

Euclid Deep Field Fornax (CDF-S)

20 deg2

10 deg2

https://www.epfl.ch/labs/lastro/meetings/euclid-meetings/euclid-conference-2021/

Collaboration meeting

May 25-28 2021, at Lausanne (online)組織Slide by Y. Mellier組織Slide by Y. Mellier今後のスケジュール
PV
2022

2023

打ち上げ
2022 Octnominal science operation
2024

2025

2026

DR1~2500deg2
Q1

2027

2028

DR2~7500deg2
Q2

Q3

2029

2030

2031

DR3~15000deg2
Q4• publicデータリリースの~1年前に内部データリリースサイエンスS. Colombi/CFHT

CXC/MPE/V. Springel

重力レンズ (cosmic shear)

銀河クラスタリング (BAO, RSD)

• その他, 高赤方偏移QSO, 高赤方偏移銀河団, 強重力レンズ, …

宇宙論の制限修正重力(加速膨張)

ニュートリノ質量(暗黒物質)

非ガウス性(inflation)

暗黒エネルギー(加速膨張)

Laureijs et al 2011 (red book)地上望遠鏡との連携• スペースで大きなゲインがある
もののみスペースでやる、という思想

地上可視多色撮像データが必須

https://www.euclid.caltech.edu/page/filters• ミッションゴール達成のために

Euclid VIS-band
for weak lensing
shape measurement

EuclidYJH-bandfor photo-z& high-z
studies

地上望遠鏡との連携
北天：CFHT, Pan-STARRS, … (??)

Capak+2018

南天：DES,LSST
黄色: Euclid Wide Survey (15000平方度)

すばる望遠鏡とEuclid• 北天でEuclidに必要な可視多色撮像データを得るためにすばる望遠鏡HSCの協力が必要不可欠であることはEuclid側は早くから認識していた協調の模索• 2011-2012頃 検討の議論の開始、研究会開催• 2013 有志によるHSC-Euclid白書 すばる小委員会提出→ 観測時間の拠出には至らず• 2016 HSC-NUWS intensive proposal提出 (PI:Takada)→ 不成功• 2019頃 再挑戦の機運高まる (Miyazaki+)• 2019 HSC-NUWS (改) intensive proposal提出 (PI: Oguri)
→ 不成功

再々挑戦
(Page 1)

Semester
S20B
Proposal ID S20B0097I
Received
03/03/2020

Subaru Telescope
National Astronomical Observatory of Japan

Application Form for Telescope Time(Normal+Intensive Programs)

ばる望遠鏡とのシナ

1. Title of Proposal

Wide Imaging with Subaru HSC of the Euclid Sky (WISHES)ジー」(2020年2月)

2. Principal Investigator
Name:Oguri

Masamune

Institute: Univ. of Tokyo
Mailing Address:
Research Center for the Early Universe, University of Tokyo, Tokyo 133-0033, Japan
E-mail Address:

masamune.oguri@ipmu.jp

Phone:+81-3-5841-4191

3. Scientific Category
Solar System

Extrasolar Planets

Star Formation and Young Disk

ISM

Normal Stars

Metal-Poor Stars

Compact Objects and SNe

Milky Way

Local Group

Nearby Galaxies

IGM and Abs.Line Systems! Cosmology

Gravitational Lenses

Clusters and Proto-Clusters

Galaxy Properties and Environment

High-z Galaxies(LAEs, LBGs)

High-z Galaxies(others)

AGN and QSO Activity

We request 40 nights to carry out WISHES, an HSC z-band imaging of 4,500 deg2 at high Galactic latitudes in thenorthern hemisphere down to z ! 23.4 mag (10σ within 2!! diameter). The primary goal of WISHES is to promotecosmology and high-redshift Universe studies for the Euclid space mission. The proposed deep z-band imaging is crucial
for improving photometric redshifts to the acceptable level for cosmic shear cosmology, and also for turning the unique
Euclid’s near-infrared imaging capability into an efficient probe of the high-redshift Universe. WISHES propels Subaru’s
scientific community into the era of all-sky science by running a synergistic survey enabling countless studies once coupled
to various space missions (eROSITA, WISE, Gaia, LiteBIRD, in addition to Euclid) and is a stepping stone to WFIRST.
WISHES would however produce science even without these space missions, in combination with the ur-band CFHT
images, i-band Pan-STARRS images, and g-band HSC images, all being currently acquired over the same footprint(UNIONS). WISHES immediately allows us to explore a broad range of innovative science topics, including reference
images to locate optical counterparts of gravitational waves, finding rare objects, and mapping the Milky Way structure.

5. Co-Investigators• 前回受けた批判をもとにプロポーザルを再構成

Miscellaneous

4. Abstract (approximately 200 words)

Name
Satoshi Miyazaki
Naoki Yasuda
Hisanori Furusawa
Yusei Koyama
Michitoshi Yoshida
Nozomu Tominaga
Masaomi Tanaka
Yousuke Utsumi
Nobuhiro Okabe
Hironao Miyatake• 研究会「Euclid衛星とす• サーベイ名称をWISHESに (named by J. Silverman)

7 more Co-Is
Institute
NAOJ
Univ. of Tokyo
NAOJ
NAOJ
NAOJ
Konan Univ.
Tohoku Univ.
Stanford Univ.
Hiroshima Univ.
Nagoya Univ.

NameTohru Nagao
Yoshiki Matsuoka
Masatoshi Imanishi
Yoshiki Toba
Masafusa Onoue
Masashi Chiba
Kohei Hayashi
John Silverman
Nao Suzuki
Tomo Goto

InstituteEhime Univ.
Ehime Univ.
NAOJ
Kyoto Univ.
MPIA
Tohoku Univ.
Univ. of Tokyo
Univ. of Tokyo
Univ. of Tokyo
NTHU→ 採択 !

WISHES (Wide Imaging with Subaru HSC of the Euclid Sky)• すばるHSCインテンシブ
キュー観測 (20B−23A, PI: Oguri)• 計40晩相当• 北天 (Dec > 30deg) の4500平方
度をzバンド観測• CFHT, Pan-STARRS等のデータと組み合わせugriz撮像
データ (UNIONS)(日本人は誰でも参加可能)

WISHES観測領域(ポインティング)

UNIONSfrom UNIONS wiki

UNIONS = CFHT + Pan-STARRS + Subaru = ハワイ連合 !

ES data will bring a great legacy value to the Subaru
ions including WISE, Gaia, eROSITA, SPHEREx,
epping stone towards WFIRST that Japan will join.
limiting magnitude (10 2 diameter)

サーベイ限界等級19
20
21Euclid (2022-28)
PS1 (2016)
CFIS (2017-23)
PS-NEO (2018-23)
HSC-g (2019-23)
WISHES (2020-23)

22

gyzri

Y

23
u26ig

24
25

Euclid NIR
Hzrother ground based
data (UNIONS)
4000J6000

WISHES

8000 10000

wavelength [Å]

20000

サイエンス (WISHES+Euclid)
Photo-z by LePhare (Arnouts+2002)

by Y. Matsuokarequirement• 重力レンズ宇宙論に必要な測光的赤方偏移の改善• 高赤方偏移QSO探査(星との分離)サイエンス (WISHES only)
by M. Tanaka• 連星合体重力波の電磁波対応
天体 (kilonova) 同定→ rプロセス, 宇宙論 (H0), …

• 暗いため探査はchallenging• WISHESはkilonova探査に必要なreference imageを提供

古澤久徳 (NAOJ)

WISHESデータ解析
CFIS-rWISHES-z

CFIS (CFHT) のtilingに合わせたcoadd

WISHESデータ品質評価• preliminaryな解析− ≲1% 測光精度− ≲10 mas 位置精度

• 1バンドのみだがHSC-SSPと同等精度• マルチバンドでこの品質達成が目標

by H. Furusawa

マルチバンド合成カタログ作成• CFIS (CFHT) のtilingで合成およびcross-matching− CFIS− Pan-STARRS− HSC (WISHES-z, g)− PS1, SDSS, Gaia

• まずはカタログベースのmatching• 最終的にforced photometryby Stephen Gwyn

Euclidへの参加• 2020/02 Letter of Support 受取(Y. Mellier氏から)•• 2021/03 MoUサイン, Japanese

2020/06 MoUの議論, 交渉開始
Euclid Consortium (JEC) 公募• 2021/04 JECメンバー決定

MEMORANDUM OF UNDERSTANDING
BETWEENTHE EUCLID CONSORTIUM
AND
THE JAPANESE EUCLID CONSORTIUM
CONCERNING GROUND BASED OBSERVATIONS FOR THE EUCLIDMISSION
The Euclid Consortium (EC) is an international organization that brings together
teams of scientists and engineers in the fields of theoretical physics, particle physics,
astrophysics, space astronomy and space engineering working in public researchlaboratories and contributing to the Euclid mission. The EC was selected by ESA in
July 2012 as the single official scientific consortium in charge of leading the scientificexploitation of the mission until completion. It is funded by national space agencies
and national research organizations and led by the Euclid Consortium Lead (ECL)
and a Euclid Consortium Board (ECB). It entered into force in July 2012.
The Japanese Euclid Consortium (JEC) is a group of astrophysicists in Japan who
have joined together to enable participation in the Euclid Consortium. The JEC helped
enable the approval of the Wide Imaging with Subaru HSC of the Euclid Sky(WISHES) at the Subaru telescope.
The EC and JEC are hereinafter individually referred to as a “Party” and jointly referredto as the “Parties”.
CONSIDERING that cooperation on the Euclid mission between the Parties would
enhance the science value of the Euclid mission, the JEC scientific projects and provide
mutual benefits;
The Parties HAVE AGREED as follows:Japanese Euclid Consortium (JEC)
シニア

H. Matsuhara

Y. Oasa N. Suzuki
小スケール

S. Miyazaki
T. Kodama
M. Imanishi
M. TakadaH.
Furusawa
J. Silverman
T. Nagao T. GotoAGN
銀河Y. Mtasuoka
M. Tanaka S. Okamoto星, 突発天体

T. Moriya※各メンバーにPD1+学生1付けられる

N. Okabe
銀河団

Y. Koyama H. Miyatake

Y. Toba
K. Ichikawa T. Hashimoto
Y. Harikane
若手

M. Oguri 大スケール
大規模構造

D. Kashino
K. Osato[NAOJ 6, 東大 5, 東北大 3, 名大 2, 京大 2, 愛媛大 2, その他 5]

教訓 (?)• 交渉でそんなに問題になるようなことはなかった (すんなり好条件を提示してもらえた)• 私が偉いからではなく、すばるHSCという替えの効かな
い強力な「武器」があったから• 月並みだが、唯一無二の装置、技術を持つことの重要性

コミュニティの役割と期待• インテンシブ枠の拡大により、このような共同利用枠での国際計画の参加が可能になった• このようなボトムアップ的な国際計画参画の可能性を拓いた枠組みへの支持、理解に感謝します• WISHESキュー観測の遂行への理解と支持をよろしくお願
いします

まとめ
• Euclid衛星計画は、多くの研究分野で大きな進展が見込める欧州主導の衛星サーベイ観測計画• 2022年打ち上げ予定• すばる望遠鏡HSCインテンシブ観測WISHESの貢献により日本から参加できることとなった