東工大および明野観測所におけるGRB残光観測システムの構築
佐藤理江、 河合誠之、 片岡淳、 小谷太郎、 鈴木素子、谷津陽一、 有本誠 (東工大)、
渡部潤一、 福島秀雄 (NAOJ)、 柳澤顕史 (OAO/NAOJ)、
太田耕司 (京都大)、 吉田篤正 (青学大)、
清水康広、 吉田道利、 長山省吾 (OAO/NAOJ)、
黒田大介 (総研大)、 戸田博之 (放送大)観測の目的GRB 残光は時間とともに急速に減光 ∝ t-1〜-2
即座の観測が重要
Swift / HETE-2 衛星の通報に基づき、自動的に観測を行う
東工大と明野観測所にGRB残光自動観測システムを構築

15 分
GRB発生から 8 時間後 GRB発生から 8 日後

GRB 021211 の光度曲線 (Fox et al.)

東工大GRB自動観測システム

観測機器
望遠鏡 Meade社 LX200‐30
口径 30cm
高速駆動 6度／秒
1.8m

冷却 CCD カメラ Apogee社
AP6E 1024×1024 画素
ノーフィルター

15cm

東工大システムの視野44.0′×44.0′(2.58″)
HETE-2 の位置誤差範囲を十分カバーできる

東工大システムの限界等級〜17.3 等級

望遠鏡格納小屋自動観測システム概要

GRB

HETE-2

GCN

天候判断 雨センサー
PC-1
GCN Socket
望遠鏡操作
小屋の開閉
Linux

PC-2
GRBの撮像Windows

雨滴を感知すると、屋根を自動的に閉める

観測システム望遠鏡

通常: HETE-2視野を追尾
GRB: GCN から座標受信、導入

冷却CCD GRB残光の画像を撮像
カメラ

これまでの追観測結果
イベント名速報までの時間

速報衛星

観測開始時間結果

GRB 021211

22 秒後

HETE-2

2.3 時間後×

GRB 030115

1.2 時間後HETE-2

10 時間後×

GRB 030227

1.8 時間後INTEGRAL

1.4 時間後×

GRB 030329

1.2 時間後HETE-2

1.1 時間後○ (12.4 等)

GRB 030418

215 秒後HETE-227 分後×

GRB 030823

2.3 時間後HETE-2

1.9 時間後×

GRB 031220

4.8 時間後HETE-2

5.9 時間後×

これまでに 7 つの GRB 残光追観測を行い、GRB 030329 の残光観測に成功した

GRB 030329 の観測画像
観測開始時刻 : 2003年03月29日 21時44分13秒
バースト発生から 67 分後 (世界最初期)

R〜12.4 mag
2003/03/29 21:44

2003/03/30 01:55

東工大屋上で観測した GRB 030329 残光画像
(Meade LX200-30, Apogee AP6E, no-filter)

12

GRB 030329 の光度曲線

14“cooling break”
Sato et al. (2003)

16R mag.

Tokyo Tech (unfiltered)Burenin et al. (R-band)
GCN Circulars (R-band)“jet break”

18

Burenin et al. (2003),
Price et al. (2003),
Tiengo et al. (2003)

0.05

0.1

0.2
0.5
1
Time (Days after the burst)

2

GRB 030329 の残光光度曲線は 1成分のべき関数では合わない(Sato et al. 2003, ApJ, 599, L9)明野GRB自動観測システム
場所: 山梨県北巨摩郡明野村
東大宇宙線研明野観測所

観測システムの設計方針• 自動化可能なシステムとする– PC (Linux) による全体制御– 動力要素、センサーすべて PC で統括– スケジュール観測可能– GCN Alert 割り込みに対応• 無人観測に対応– 気象変化に自律対応 (降雨、停電、強風）– 安全対策 (部外者も含む)– ドーム内外の遠隔監視• 迅速な観測・解析が可能– ドームと望遠鏡の高速駆動– 高速読み出し (1 M pix/s) CCD カメラ– ADSL を用いた広帯域ネットワーク （VPN) で東工大と結ぶ

観測機器

望遠鏡 昭和機械製作所製
口径 50cm
高速駆動 3度 / 秒

CCD カメラ Apogee社 Alta U61024×1024 画素
V・R・I / 3色同時撮像

明野システムの視野
26.0′×26.0′(1.6″)

検出限界予測 (S/N = 10)

Ks (14.3)
H (15.2)
J (16.3)
I (17.3)
V (17.6)
R (17.9)

明野 50cm 望遠鏡ドーム
設置場所: 東大宇宙線研究所明野観測所
ドーム半径 4 m
観測室高さ 1.7 m
回転速度 40秒 / 1回転
スリット幅 1.3 m
スリット開閉速度 20秒
操作： 手元操作 (local)
および遠隔操作 (remote)
雨センサー装備 (2 つ)
無停電電源装備
降雨/停電でスリット自動閉扉
アストロ光学(株)製

50cm 望遠鏡で撮影した NGC891
Date: 2004 / 08 / 10
Telescope: 明野 50cm
CCD camera: U6 (Apogee)
Filter : R band
Exp: 60 sec x 8 (480 sec)
Moon phase: 23.7

USNO-A2.0 カタログのU1275-01435724 (R=18.5)が認識できる.

制御系統図気象センサー

雨センサー

独自SIO
GCN
(GRB速報)
スリット

監視PC

回転
宇宙線研
(柏)

Ethernet

ISDN
128 Kbps

Flets
ADSL

8 Mbps

0.3 Mbps x 3

視野監視カメラ

.

USB
撮像PC

Alert

東工大

MasterPC UPS

UPS
NTSC

光ファイバー.

望遠鏡監視カメラ
ドーム監視カメラ

明野観測所

Internet

ドーム制御部

傾斜リミットスイッチ
天体撮像用
CCDカメラ19:15:0+10.30.

架台PC
RS232C

UPS

PIO
PIO

望遠鏡
駆動部

今後の課題•望遠鏡– ハルトマン試験の解析– フィルターアダプター、ドローチューブの改善– 追加ハルトマン試験– 追尾性能試験– 導入精度試験– フォーカスの温度依存性の測定、解析– ドームフラットの製作– 望遠鏡指向補正•

三色カメラ– 光学系調整（焦点、視野合わせ）– 光学系性能試験– 限界等級測定– 撮像ソフト整備– 高感度カメラ導入の検討•

ドーム、運用系– 気象データの解析– エアコンリモート制御– 監視カメラ画像データベース– I/F Box UPS整備– 監視カメラの落雷対策•

観測・解析系– 自動観測プログラムのデバッグ– 標準測光システムへの変換係数の測定– データ保存ディスクの整備– データ自動転送– 変光天体検出プログラム

望遠鏡の仕様• 主鏡– 有効直径 500 mm– 焦点距離 3000 mm
– 鏡材
ゼロデュア
– 鏡面処理 Al + SiO2コート– 有効視野 30分角
– 結像性能 視野内で 43µm
以下
– 観測波長 400−950 nm• 副鏡– 有効直径 160 mm
– 鏡材
ゼロデュア
– 鏡面処理 Al + SiO2コート• 架台– 形式 フォーク式赤道儀– 導入精度 >2’ (30度以内)– 駆動速度 最大 3度/秒

• 制御系
– オープンループ制御– PC + 制御ボード– RS232Cにより外部より制御• 光学系– 非球面+球面＋補正光学系• 重量 約1000 kg• (株)昭和機械製作所 製

CCD カメラ: Alta U6 (Apogee社製品)
Alta U6•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•

メーカー : Apogee , USA
CCD : KAF-1001E (Kodak, USA)
画素サイズ : 24 um x 24 um： 1.6 x 1.6 sq. arcsec
画素数: 1024 x 1024
26 x 26 sq.arcmin.
量子効率： 0.65 @ 600 nm
読み出しノイズ : 15 e読み出し時間 : 1 sec(16 bit)
A/D変換 : 16-bit, 1MHz12-bit, 5MHz
USB2.0 インターフェース
気温より35度冷却可能