すばるの次
２００２・９・２６（ＪＳＴ） 光天連シンポ山田亨 （国立天文台）

専用か、汎用か？
専用望遠鏡 → 光・赤外の天文学資源（金・人）の多くを費やすに足る天文学的課題とは？
集光力

汎用望遠鏡 →
背景ノイズ

波長域

空間分解能

すばる
すばるの次

波長分解能

半専用望遠鏡 → 第１課題に最適化しつつ汎用性を保つことは可能か？

汎用望遠鏡として、「すばるの次」を考える
自分が（我々が）、現在すばるで展開している天文学から、すばるの次になにを求めるのか？

１．高赤方偏移宇宙の探査

１．高赤方偏移宇宙の探査

原始銀河・第１世代天体の探査★ すばる（＋HST, Keck, VLT, …) でわかったこと（わかりつつあること）− 我々の観測は、すでに、初期の銀河が形成されつつある段階に届いている。
赤方偏移 １−７− 高赤方偏移天体の分布は、現在の望遠鏡の視野に対して、かなり非一様性が大きい。
− Suprime-Cam の成功 高赤方偏移天体の数密度は低い。
− 空間分布、光度関数、輝線強度関数、その進化− 輝線強度、輝線プロファイル、紫外線光度★ すばる（＋HST, Keck, VLT, …）でこれからできること− より高赤方偏移での天体サーベイ（近赤外広視野カメラ e.g., MOIRCS/SPIRC）
但し、 J H band での夜光、大気吸収夜光の「隙間」もほとんどなくなる・・・
J BandH BandL* Lyman Break 銀河の見かけの光度 (Dickinson 2000)

CISCO HDF 10h

NICMOS HDF
Suprime SDF

HST NICMOS による H(F160W) band の Source Counts

HDF, Kajisawa and Yamada 2001 (data from STScI)Subaru CISCO K’ net 10 hours の Source Counts

Yamada and Kajisawa 2001
Kajisawa et al. in prep.

１．高赤方偏移宇宙の探査原始銀河・第１世代天体の探査★ すばるの次にやりたいことより高赤方偏移 (z > 7) での広域深探査
近赤外広視野（>100-1000 arcmin2)
近赤外低背景光→ 宇宙望遠鏡が最適

高赤方偏移銀河の内部構造（解像して見る）
0.5-5 um で、 > 0.05-1 arcsec の解像度安定して任意の天域が観測可能→ 大望遠鏡（＞４−８ｍ）→ 宇宙望遠鏡
次項参照

１．高赤方偏移宇宙の探査

銀河の形成と進化★ すばる（＋HST, Keck, VLT, …) でわかったこと（わかりつつあること）- z<5 の銀河が日常的に観測されるようになった。
-明るい (massive な) 銀河の「形成期」は主に z=1-5。
- z<5 の銀河の内部構造が撮像的には観測され得る。
- z<5 銀河の stellar mass contents に制限が付きつつある。
- z>1-1.5 で、明るい銀河の大きな割合の銀河に変化が見られる。
- 銀河の形成・進化には、内因・外因を含め環境依存性がある。
- 銀河形成領域が発見された。
- 可視・近赤外線で見えるものは銀河形成のごく１部である場合もある。
- 銀河形成に伴う active な現象 (銀河風) が観測されるようになった。
★ すばる（＋HST, Keck, VLT, …）でこれからできること- Redshift desert (z=1-3) の開拓 （近赤外多天体分光、広視野多色撮像）- パノラミックな構造形成史の解明- 各時代の銀河種族の対比

１．高赤方偏移宇宙の探査

銀河の形成と進化★ すばるの次にやりたいこと

高赤方偏移銀河の内部構造の分光的観測◎形成期の銀河で、実際にどういう現象がおこっているか？
◎すばるなどにより同定された様々な銀河形成領域で銀河形成の特質にどのような違いがあるのか？
◎高赤方偏移銀河と現在の銀河の関係、高赤方偏移銀河同士の関係の解明→「銀河進化の樹」

大口径、低雑音、安定した高解像度

z = 3.430

HDF F814W
Yamada and Kajisawa 2001
Kajisawa et al. in prep.

5”

Subaru CISCO K’RX J0848.9+4452 @ z=1.26
Subaru IRCS
Yamada et al.2002 in press

2.4 arcsec

１．高赤方偏移宇宙の探査

銀河の形成と進化★ すばるの次にやりたいこと 具体的課題★低面輝度部分まで、星・ガスの運動→銀河の力学質量★恒星質量分布の構造（恒星質量密度、etc.)と、星形成史分布との関連を解明★輝線強度比の空間分布 電離、励起、重元素汚染★Spectral Index の空間分布 星の金属量・年齢分布★楕円銀河・バルジの初期の姿は？
★円盤銀河の円盤の初期の姿は？

HDF-N 中の Mv(rest) < -20 を満たす z< 2 銀河の「完全」サンプル

Kajisawa and Yamada 2001

１．高赤方偏移宇宙の探査

銀河の形成と進化★ すばるの次にやりたいことガス・ダスト成分と恒星成分との対応
ERO J1n

LBG

F702W

KCO

SMMJ14011+0252 Ivison et al. 2001

1.4GHzNew HERO on 53W002 Field

Im, Yamada, Tanaka, Kajisawa 2002

Dickinson et al. 1999 HDF JD-1

Subaru + CISCO 画像による SCUBA 天体HDFN850.1 の同定 ５年目の正直！！
SubaruK’

Hubble Deep Field (NASA)

HST I←
E model→
さっぴき後

Dunlop, McLure, Yamada, Kajisawa et al. 2002

ついに同定された・・・

Dunlop, McLure, Yamada, Kajisawa et al. 2002

１．高赤方偏移宇宙の探査「すばるの次」に必要な性能
可視−近赤外線 (0.3-5um) で安定した高解像度
ALMA ともマッチする解像度・波長域
近赤外線広視野
高解像度・多天体同時・面分光 (~JWST, ~CELT)
高感度 (~HST/JWST, ~CELT)

可視・近赤外線中大口径宇宙望遠鏡
JWST/CELT にないもの・JWST/CELTが弱いもの
可視高解像度観測能力
近赤外広視野汎用望遠鏡として、「すばるの次」を考える
自分が（我々が）、現在すばるで展開している天文学から、すばるの次になにを求めるのか？

１．高赤方偏移宇宙の探査
２．宇宙論
３．銀河進化４．銀河内構造の理解
５．AGN / クェーサー
６．恒星・惑星系の形成
７．太陽系・・・・・・・・・・・・・・

専用望遠鏡なら、なにを目指すか？
Dark Energy の正体？
Dark Energy が存在することを知ることと、それを理解することは異なる。
R.Ellis (SPIE 2002)
宇宙の状態方程式？
Dark Matter の正体？
Dark Matterが存在することを知ることと、それを理解することは異なる。
R.Ellis (SPIE 2002)
天文学からわかるのか？？

第２の地球を探す。

半専用望遠鏡 → 第１課題に最適化しつつ汎用性を保つことは可能か？

“JTPF”（可視赤外） + “HST2” は可能か？
JTPF の要請
Clean PSF (Off-Axis, Space AO)
Optimized Pupil Masks (Re-Imaging)
Coronagraph
HST2
NIR Wide Field ?
Opt-NIR MO Area Spectroscopy

日本の光赤外将来計画への現実的アプローチ

A代表 現在のすばるを支える開発チーム→ Post CFHT への参加
CFHに続く「第４の望遠鏡案」を策定し、議論に参加
マウナケアのコミュニティに参加し地に足がついた（つまり地上の）開発努力を。

日本の光赤外将来計画への現実的(?)アプローチ
U-41代表 宇宙望遠鏡への要素技術の開発を上の空で進める- Optimized Shaped Pupil Masks- Space Large Optical-NIR Mirror- Space AO- Space Opt-NIR Instrumentation
目標１ SPICA の Copy （但しあまり冷やさなくても良い、でも可視近赤外主鏡）？
Brother of / Another SPICA 2015?? 3.8m 主鏡
衛星・打ち上げ・運用は可能な限り SPICA と共有する
目標２ 真の JTPF 2020-2030 ???