SuMIReプロジェクト
SuMIRe = Subaru Measurementof Images and Redshifts	
高田昌広 (IPMU)@ 光天連シンポジウム、9/7 2011

SuMIRe = Subaru Measurement ofImages and Redshifts	
l 最先端研究開発支援プログラム（FIRSTプログラム）l 宇宙の起源と未来を解き明かす —超広視野イメージングと分光によるダークマター・ダークエネルギーの正体の究明 — (代表：村山斉）: 約３２億円の支援(2009-14)

Subaru (NAOJ)	

l 超広視野カメラ（HSC)と超広視野多天体分光器（PFS)l １０億個の銀河イメージの撮像l １００万個の銀河の距離測定	

HSC	PFS	SuMIRe計画の独自性	
Astro2010： 全米The National Research Councilsの天文・宇宙物理分
科会 (全米科学評議会：日本の学術会議に対応）が、全波長宇宙分野の２０１０年代の展望、推奨する長期計画の策定	

• Science objectives	

– Cosmic Dawn (宇宙の夜明け・再電離)– New Worlds (惑星探査）	

– Physics of the Universe	• Dark Matter	• Dark Energy	

• Inflation	

• Test of Gravity	Astro2010 (続き)	
• 衛星計画
1. WFIRST: ダークエネルギーと系外惑星探査• 1.5m; 144MPx HgCdTe detectors, 200mas, grism; L2• 重力レンズ、超新星、バリオン振動• 地上計画
1. LSST: ダークエネルギー、暗黒物質、時間変動宇宙• 8.4m; 3.5 sq. degree FoV; Observe half sky every four days with 6filters• 重力レンズ、超新星、バリオン振動、銀河団• 注： ESAは Euclid 衛星計画を検討(１０月に採択決議)Ø SuMIRe HSC/PFSサーベイはこれらの大型計画に先駆けて宇宙論サーベイを行う(2013- )無バイアス撮像・分光サーベイ	
• 天文学の王道• Legacy data set	
右のテーブル：各望遠鏡、サーベイのデータを元に2008 Jan-Juneに出版された論文の統計SDSS(2.5m)の科学的成果（impact factor)はHST, ８m
望遠鏡と同等かそれ以上

Virginia & Ceja (2010) 	

abridged …	

HSC計画の経緯＝綱渡りの予算獲得	
• April 2006- : 特定領域研究「広視野深宇宙探査によるダークエネルギーの研究」採択（代表：唐牛宏）– 天文台、東京大、名古屋大、東北大– ５年間で約１５億円の支援• 2008-: 国際共同研究体制の確立– NPAC (NAOJ-Princeton Astrophysics
Collaboration): Aug 2008, $10M
– ASIAA, Taiwan: $5M• Dec 2007 IPMU発足– HSCは主プロジェクト： 人的、資金的支援• Mar 2009- SuMIReプロジェクト発足– HSCには約１５億円の支援

HSC共同研究体制	
• 特定領域採択直後からコミュニティーにオープン– 可能なサイエンスの洗い出し、すばる戦略枠サーベイを念頭にサーベイ
デザインの検討、Science White Paperの執筆– 在日本研究者はどなたでも、いつでも参加可能• 国際共同研究体制確立(2008) All Japan – Princeton –Taiwan– 各サイエンスワーキンググループ・メーリングリストの発足• HSC Collaboration Policy制定 (Suto & Strauss+ 2010)• 様々なレベルでの頻繁な研究打ち合わせ– 各サイエンスワーキングループにおける研究打ち合わせ– メーリングリストでの議論・定期的なビデオ・スカイプ会議– 全体共同研究会議： 天文台、IPMU, 台湾、プリンストン• 国際共同研究の経験を積む絶好の機会

多種・多様なサイエンス	
• 宇宙論（重力レンズ、銀河団、銀河クラスタリング、超新星）: hsc_wl, hsc_cluster, hsc_supernova• 銀河団物理： hsc_cluster• 銀河進化： hsc_galaxy• AGN/QSOs: hsc_agn• 宇宙の再イオン化過程: hsc_highz• 変光・突発天体: hsc_transients• 太陽系天体: hsc_solarsystem• 銀河考古学• サーベイデザイン検討班： hsc_wide, hsc_deep,
hsc_ultradeep

HSC Science White Paper	
355 pages! (9/5/11現在)	 • 共同研究全体でHSCサイエンス白書の執筆(2008-)• 各サイエンスの実行可能性の定量的評価、検討課題の洗い出し• すばる戦略SSPの枠組み内でHSCサーベイデザインの検討– コミュニティーの財産になるようなサーベイデータ(e.g. SDSS)• 約２００名の研究者がこれまでHSCサイエンス白書執筆、共同研究に関与

HSC Time Line	• 現在—2012年1月: HSCサーベイの確定• 2012年2月頃: HSCファーストライト• 2012年3月末（？）: HSC戦略枠プロポーザル
提出(SAC、ハワイ観測所との要調整)• 2012年3 – 10月： 戦略枠プロポーザル審査• 2013 – 2017年： HSCサーベイ

HSCデータ解析パイプラインの開発・データセンター	
• 天文台 – IPMU – プリンストンの研究者による共同開発 (IPMU側代表: 安田直樹）• 完全自動化処理ソフトウェア（PSF測定、マスク、天体検出、測光、銀河形状測定）• IPMU: 人材、資金援助、データ解析セン
ターの設立• 日本天文コミュニティーへの還元• 保証された、良質天体カタログの提供

courtesy: H. Miyatake	

Subaru data of ACT cluster @ z=0.8	

Relative astrometry
accuracy: 15msec	

Prime Focus Spectrograph (PFS)	
• 超広視野多天体分光器– 視野：直径1.5度(=HSC)– 2400本ファイバー– 波長帯：380-130nm (4k×4k CCD,4k×4k CCD, 4k×4k HgCdTe)– 波長分解能: Blue R~2200, RedR~3500, NIR: R~4500• 多目的装置（宇宙論だけではない！）• SuMIReからサポート（約20億円）• 予算： 約50億円– 国際共同研究による資金獲得が必要
不可欠• 国際共同研究： Caltech/JPL, Princeton,France LAM, Brazil, Taiwan

超広視野分光サーベイの必要性• 究極の撮像サーベイ
2020年代	LSST（チリ）が始まる（１０年間）– 6m (effective), i~27,
10 years (2018-?)• 全天にわたり可視光
HSC survey (TBD)	
撮像データサーベイがいずれ完了• さらに近赤撮像サーベイも含む衛星計画
Euclid, WFIRSTも実行中かもしれない
Dark Energy Survey (CTIO 4m, Chile; i~25)
Pan-Starrs (PS1) (1.8m, Hawaii; i~23)
LSST (8.4m [6m in effective], Chile; i~27 over 10 years)	

• 撮像銀河をフォローアップする多天体分光装置計画が必要

国際競争
BigBOSS

DESpecngCFHTPFS: 経緯・ステータス＝今が正念場	
• Mar 2009: SuMIRe計画採択– WFMOSの概念設計を引き継ぎ• July 2010: 第一回共同研究会議＠東大• Sep 2010: すばる将来装置計画研究会• Oct 2010: 共同研究会議＠Caltech• Dec 2010: PFSサイエンスワークショップ＠NAOJ• Jan 2011: 日本人光赤外コミュニティーによるPFS ScienceWhite Paper執筆• Jan 2011: すばるUMでコミュニティーからPFS計画の支持をうける• Mar 2011: 装置開発ミーティング＠Princeton

PFS: 経緯・ステータス（続き）	
• Apr 2011: PFSプロジェクトオフィスの発足– IPMU: 唐牛宏、菅井肇、博士研究員– 天文台、ハワイ： 高遠、上田、田村– ASIAA: 大山• July 2011: 共同研究会議＠IPMU• Aug 2011: メーリングリスト、サイエンスワーキングループの立ち上げ: 日本人研究者にはオープン– 宇宙論: pfs_cosmology– 銀河進化: pfs_galaxy– 銀河考古学: pfs_ga– AGN/QSO: pfs_agn– 興味のある方、高田のほうまでご連絡下さい！

PFS Science White Paper 	
219 pages! (Jan 2011時点)	 • PFS Science White Paper: 日本人研究者（ボランティア）がメインになって執筆(219 pages!)– 宇宙論– 銀河考古学– 銀河天文学– ダスト放射銀河– 高赤方偏移銀河、宇宙の再電離– QSOs, 活動銀河核– QSO吸収線宇宙論– 系内星形成領域

http://member.ipmu.jp/masahiro.takada/pfs_whitepaper.pdf	

• 約７０名の研究者が協力• 日本コミュニティー版

PFS計画の課題	
• 開発資金獲得– FPS: 開発後、天文台すばるの装置– サーベイ夜数が保証されていない段階で、海外のソース（NSF, DOE）から資金が獲得できるか？
– この１年が非常に大事な時期（SuMIRe資金はMar 2014で終了）– 天文台、ハワイ観測所との密な連携が必要不可欠• すばる戦略枠サーベイとの整合性– ３つのサーベイ：宇宙論、銀河考古学、銀河進化– 各サイエンスワーキンググループの実行可能性の定量的検証– SACと密に連携しながら拡大戦略枠の可能性を検討• 国際共同研究の各パートナーによる装置開発には、PFS
プロジェクトオフィスのリーダーシップが必要不可欠– 頻繁なビデオ会議、face-to-face 会議（ヨーロッパ、北南米、アジア）

SuMIRe＝非常に魅力ある計画	
• 撮像+分光サーベイは非常に強力な宇宙論実験を可能にする（Hikage, Takada & Spergel 2011; Oguri & Takada 11）	– 暗黒物質（重力レンズ）＋銀河地図– 撮像（銀河の形状）＋分光（距離、物理状態）• 欧米の$1B級衛星計画Euclid, WFIRST(撮像＋分光)に先駆
けてサイエンスを出すことができる• 究極の撮像サーベイLSSTに現時点では日本は不参加– HSC、PFSサーベイをカードとして、交渉が可能か？

• 様々な外国機関からSuMIRe参加・共同研究の打診

TMTへのロードマップ＝TMT時代のすばるの戦略	
• HSCサーベイで発見された銀河の分光フォローアップサーベイ– 強い重力レンズで増光された高赤法偏移銀河の面分光（速度場、ディスクの形成：大栗、高田）– High-z 銀河、QSO/AGNsの分光フォローアップ– 日本の独自性； TMTの観測時間獲得の国際競争で優位• PFSのmultiplicityの威力– HSCの天体カタログの分光フォローアップ– より信頼性の高いTMT分光ターゲットカタログの構築• アメリカの戦略– TMT, GMTの前にLSSTサーベイ– CCATによるサーベイ（ALMAのフォローアップカタログの構築）

まとめ	• SuMIRe計画はすばるの特性（広視野）を活かした非常にタイムリーな計画– すばるとTMTの共存： すばるが今後１０-２０年間にわたりユニークな望遠鏡・装置であり続けられる– すばるでトップサイエンス• トップクラスの海外機関との国際共同研究– 若手研究者育成に絶好の機会– 国際競争力のある研究基盤の確立。今後の大型プロジェクトへの発展• すばる大規模サーベイの必要性・緊急性– 欧米の$1B級計画（Euclid, LSST, WFIRST）に選考してサーベイを行う– PFS: 国際共同研究パートナーの確保。資金獲得が最重要課題– すばる戦略枠と共同利用との共存• ２０２０年代のすばるの戦略・ロードマップを議論する時期