東京大学・木曽観測所の活動報告
瀧田 怜(東京大学 天文学教育研究センター)

第14回光赤外線天文学大学間連携ワークショップ＠東京工業大学 (2024/03/07 -- 09)

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Table of Contents• 木曽観測所概要• 主要観測装置: モザイク CMOS カメラ Tomo-e Gozen• 2023 年の活動実績報告2

木曽観測所
開所: 1974 年
所在地: 長野県木曽郡木曽町
スタッフ: 6 (観測所) + 3 (三鷹)望遠鏡
- 105 cm シュミット望遠鏡+ 有効口径: 105 cm+ 口径比: F/3.1+ 視野: ~9 度 (直径)+ 観測装置: CMOS カメラ Tomo-e Gozen- 30 cm 望遠鏡+ 大学実習での利用、天体イベント+ 特別公開や観望会

http://www.ioa.s.u-tokyo.ac.jp/kisohp/3木曽観測所のあゆみ)
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写真乾板
木曽CCD
0719091908191970

建設予定地の調査

1972

1KCCD

KONIC

モザイクCCD

2KCCD

0020KWFCトモエゴゼン

0
1
20

1974

1998

2001

2014

木曽観測所開所&特別公開

第1回銀河学校の集合写真

全天カメラが捉えた
しし座流星群

アンドロメダ銀河(KWFC)

1976

1986

2019

ハレー彗星(写真乾板)

建設中のドームと御嶽山

ウエスト彗星(写真乾板)

トモエゴゼン

トモエゴゼンによる全天サーベイ

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観測所の活動
観測運用- Tomo-e Gozen によるサーベイ
気象センサと連動した全自動観測・解析システム- 共同研究としてのプロジェクト観測

研究・教育活動 & アウトリーチ- 年間 ~7 本の研究論文 / ~5 本の学位論文 (修士・博士)- 木曽シュミットシンポジウム (2023/5/30, 31)- 木曽観測所特別公開 (2023/9/16, 17)- 8 大学に対して観測実習- 高校生向け教育プログラム (銀河学校 / 星の教室)- 「長野県は宇宙県」「星の里づくり推進協議会」- Youtube による星空配信 (朝日新聞)

木曽シュミットシンポジウム 2023 (ハイブリッド開催)
5

3

世界初の広視野動画カメラによる高頻度の時間軸サーベイ

Sako et al. 2018

カメラ概要
•

視野 20平方度•

84台のCMOSセンサ (1億9,000万画素)•

2 fpsの動画 (部分読み出しで~100fpsも可)

•

可視光単色

•

2019年10月より本格運用を開始

データの出力と処理•

毎夜30TBの画像ビッグデータ•

カメラと直結した計算処理システム•CPU 200コア, ストレージ 1PB•

機械学習・最適化アルゴリズムによる逐次処理とアラート生成

Image: KOJI OKUMURA(Forward Stroke)

望遠鏡焦点に搭載されたトモエゴゼンカメラ 84
台のCMOSセンサが並ぶ東京大学木曽観測所
105cmシュミット望遠鏡「巴御前出陣図」
東京国立博物館蔵
Image: TNM
Image Archives

観測運用•

全天領域の動画サーベイ (2 fps)

詳細はTomo-e Gozenウェブサイトを参照•

特定領域の高頻度サーベイ (2 fps)

https://tomoe.mtk.ioa.s.u-tokyo.ac.jp/•

特定領域の高速モニタリング (>10 fps)•

即時の広域追観測 (重力波, ニュートリノ等)

トモエゴゼン計画の研究グループ, 約50名が参加

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最近の観測実績
Project (@2023)

N(exp)

All-Sky Survey

70055

High-Cadence Survey

155666

NEO follow-up

1204

GW follow-up

5966

GRB/MAXI/IceCube

768

CHIME/FRB

581

Education

562

OISTER

79

定常観測プログラム- 突発天体サーベイ+ 全天サーベイ (2fps, 9s, 前半夜)
+ 高頻度サーベイ (2fps, 6s, 後半夜)-> 地球接近天体サーベイ (フォローアップ)

その他・共同研究プログラム
秒スケールモニタリング観測 / 複数拠点連携同時観測 /
低金属量星サーベイ試験 / 太陽系天体フォローアップ /IceCube アラートフォローアップ / X 線連星モニタリング /GRB フォローアップ / MAXI フォローアップ

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OSIRIS-REx 地球帰還
https://www.youtube.com/watch?v=XDQcdTaY9w4

衛星本体カプセル
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突発天体サーベイ
アラートシステムの開発 (星野さん修論＠電通大)- ランダムフォレストによる２段階の分類- Real/Bogus 判定 (~10/day)- SN/non-SN 判定 (a few/day)- 2023-12 から 2024-01 の２ヶ月間で二つの超新星を発見- 2024acn (SN II), 2024ahe (SN Ia)- 最後は人が判断しており、報告は一日遅れ=> 全自動化が今後の課題

超新星追観測 (-> 越さん講演)- Tomo-e Gozen で発見した超新星 2024acn を OISTER で追観測

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Oshikiri et al.

観測成果
わい新星のサブ秒スケール変動の可視 - Ｘ線同時観測
Nishino+, 2022, PASJ, 74, L17

地球接近小惑星の高速自転

多くは銀河系内の矮新星

Beniyama+, 2022, PASJ, 74, 877

FRB の可視 - 電波同時観測Niino+, 2022, ApJ, 931, 109

赤色矮星の秒スケールのフレア探査
Aizawa+, 2022, PASJ, 74, 1069

Murai et al.

hour-day 時間スケールの突発天体探査
Oshikiri+, 2024, MNRAS, 527, 334

低輝度超新星 SN2021gmj の観測
Murai+, 2024, MNRAS, 528, 4209

超新星の発見 (SN2024acn, SN2024ahe)
https://www.wis-tns.org/object/2024acn
https://www.wis-tns.org/object/2024ahe

爆発初期のライトカーブ
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その他
中間赤外線全天雲モニタの開発 (Tsutsuki+, 2022, SPIE)
1 素子の放射温度計に代わる気象観測装置
街明かりや月の影響を受けずに雲を判定

サーベイ計画の動的な作成
上記雲モニタと連動し、雲を避けることで観測の効率化

雲分布の近未来予測 w/ ConvGRU (ConvLSTM)
直近 10 分間の雲画像から次の 10 分間の雲分布を予測

各種 follow-up
重力波 O4, GRB, MAXI, IceCube, etc.

SINET6 + mdx
松本 DC 経由で SINET に接続
実測 6--7 Gbps, スタック画像のリアルタイム転送
データ活用基盤 mdx を利用した情報発信

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まとめ
Tomo-e Gozen による観測が継続中
突発天体サーベイ / 地球接近天体サーベイ=> 機械学習によるアラートシステムにより、超新星２天体を発見
旗艦プロジェクト以外にも共同研究として観測を実施
広視野動画観測 / 移動天体観測 / X 線連星モニタリング / etc.

中間赤外線全天雲モニタによる動的なサーベイ計画の実行
雲分布の未来予測を元に、今後晴れる領域を自動で観測

SINET6 + mdx
高速ネットワークを利用した情報発信、データ利用の促進

今後の検討事項
カメラシステムの安定化 / 解析システムの機能強化
データの長期アーカイブの検討 / 観測所ネットワーク環境の強化
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