2014年度光学赤外線天文連絡会シンポジウム「光赤外分野の展望～将来計画検討書中間報告会」	  	  宇宙赤外線背景放射プロジェクト	  CIBER	  ・	  EXZIT	  	  JAXA/ISAS 松浦 周二	  CIBER/CIBER-­‐2	  collaboration	  EXZIT検討チーム	

2020年代の光赤外線天文学@ISAS 2014．8．11	

宇宙赤外線背景放射プロジェクト	
• 宇宙赤外線背景放射（CIB）の観測による赤方偏移した
初期天体や再電離期の紫外放射の検出	  前景放射	

最初の星	

現在の宇宙	

宇宙の始まり	ー

再結合

再電離			  

		初
代星

銀河形
成	

10-36
秒 2014．8．1138万年
2020宇宙年齢
年代の光赤外線天文学@ISAS	

1億年138億年	初代星の検出可能性	
JWST	  ! 初代星の等級	  	  LE	  @100Ms,	  z=10	  "	  ~38	  mag	  ! 将来の高感度望遠鏡計画（JWST,	  TMT,	  WISH）でも個別検出は困難	  	  検出可能性あり	  #星団・銀河	  #宇宙背景放射（CIB）	  2020年代の光赤外線天文学@ISAS 2014．8．11	

CIBゆらぎ測定による電離度診断	
high-­‐z天体スペクトル観測による電離度測定	  CIBによるLy-­‐αトモグラフィー	  GRB050904, Kawai et al., 2006

2020年代の光赤外線天文学@ISAS 2014．8．11	

Fan	  2006	

4これまでのCIB観測	• 「あかり」衛星 2006-­‐2011年	  • ロケット実験CIBER:	  Cosmic	  Infrared	  Background	  ExpeRiment	  	  2009年2月,	  2010年7月,	  2012年3月	  &	  2013年6月	  NASA Sounding
Rocket for CIBERAKARI	

Black Brant VC
MK1 + Terrier MK70

2020年代の光赤外線天文学@ISAS 2014．8．11	

CIBER launch at WSMR
2010.7.11 22:50 MDT

これまでのCIB観測結果	
COBE，IRTS，AKARI	  &	  CIBER	  による観測	  $ 系外銀河の総計(IGL)よりも明るい " 初期起源か？	  
CIB観測データ	  COBE	  (Cambresy	  et	  al.	  2001)	  IRTS	  (Matsumoto	  et	  al.	  2005)	  AKARI	  (Tsumura	  et	  al.	  2013)	  CIBER	  (Matsuura	  et	  al.	  2014)	  CIBER(preliminary)	
AKARI	

黄道光差引の系統誤差が測定精度を決定	
銀河の総計	  (IGL)	

2020年代の光赤外線天文学@ISAS 2014．8．11	

CIB輝度の空間的ゆらぎ	
• 黄道光の差引誤差の影響が小さい	  • Spitzer-­‐AKARI-­‐CIBER結果： 極めて大きなゆらぎ	  l	  <	  3000（数分角）	  – 銀河クラスタリングでは説明できない	  – 銀河ダークハローの星々(IHL)	  との解釈	   Cooray et al. Nature (2012)	
CIBER	  Imager	

AKARI & Spitzer	

7	  2020年代の光赤外線天文学@ISAS 2014．8．11	

次期ロケット実験CIBER-­‐2	  • CIBERより高い感度でCIBとゆらぎの起源をさぐる	  ! ゆらぎSEDによる，IHLと初期天体とのきり分け	  • 2015-­‐2016年ごろ打上げ	  • 2018年ごろまで複数実施	  CIBER-­‐2	  	  	  6	  bands	

AKARI	  &	  Spitzer	

2020年代の光赤外線天文学@ISAS 2014．8．11	

CIBER-­‐2	  spec	

Imager	Spectrometer	

波長	0.5-­‐2	  μm	0.5-­‐2	  μm	λ/Δλ	5	  (6	  bands)	

20	  (LVF)	

光学系	

30cm	  反射望遠鏡＋屈折光学系	

FOV	

2.1	  x	  2.3	  deg^2	 0.1	  x	  0.2	  deg^2	

検出器	

HAWAII-­‐2RG	  (HgCdTe	  2k	  x2k)	  Pixel	  FOV	4”	  /	  pix	

温度	

光学系・検出器 80-­‐90	  K	限界等級（AB）	  1	  min,	  3σ	21	  mag	18	  mag	

EXZIT	  /	  ソーラー電力セイル探査機	  ••••	  EXZIT： EXo-­‐Zodiacal	  Infrared	  Telescope	  木星トロヤ群探査／惑星科学／天文 理学・工学複合ミッション	  黄道ダストの影響がない深宇宙（〜５AU）へ	  クルージング期(~4年間)に赤外・ガンマ線天文観測	  EXZIT:	  2000年頃から「黄道面脱出ミッション勉強会」として検討開始	  2006年頃からソーラーセイル計画とともに搭載検討開始	  2020年代半ば打上げ ミッション提案準備中	  50m	  探査機本体	

FOV	  	  0.5	  arcmin	  X	  1	  deg	  θ	Spin	  axis	  2020年代の光赤外線天文学@ISAS 2014．8．11	

LOS	  φ	

観測モード：	
- 探査機スピンを利用した	サーベイ観測	
または	- スピン軸周りの角度変更	
によるポインティング	9搭載観測装置の仕様と検討例	
EXZIT	  spec	

Vis	  cam	Vis-­‐NIR	

波長	0.4-­‐0.6	  μm	0.6-­‐2.5	  μm	 5-­‐10	  μm	

λ/Δλ	

3	30	

光学系	

Gregorian	  10cm	  反射＋屈折光学系	  焦点面LVF搭載 分光撮像装置	

FOV	

3	  x	  4	  deg	10’	  x	  4	  deg	検出器	HgCdTe	  512^2	  Pixel	  FOV	0.5’	  x	  0.5’	

冷却方式	

MIR（op@on）	
20	10’	  x	  4	  deg	HgCdTe	  128^2	  2’	  x	  2’	<	  80	  K	<	  40	  K	望遠鏡温度	<	  140	  K	<	  70	  K	λIλ	  ~	  1	  nWm-­‐2sr-­‐1	  CIB	  S/N	  >	  100	  サイズ	  ~400^3	  mm3 （シールド除く）	  重量	  <	  20	  kg	  データ量	

深宇宙（放射冷却）	

放射冷却のみ	

検出器温度	
検出限界
（1day,	  3σ）	宇宙背景放射	~1MB	  /	  day	  2020年代の光赤外線天文学@ISAS 2014．8．11	

熱シールド
アルミ構体

断熱脚（GFRP）
MLI

探査機I/F面	EXZIT	  –	  黄道ダスト雲からの脱出	  • 地球軌道上からのCIB観測は，黄道光差引誤差（~5%）が精度を決定	  • 小惑星帯以遠 4	  AUでは，黄道光 1/10	  (NIR)	  ~	  1/100(MIR)	  • 系統誤差が激減，IGLを検出，初代星CIBに強い制限	  2020年代の光赤外線天文学@ISAS 2014．8．11	

CIBER-­‐2	  &	  EXZITの意義	
• CIBER-­‐2（~2018）ほか，2010後半~2020前半は国内外の小型計画によるCIBゆらぎ重点観測	  – Euclid,	  WISH,	  WFIRSTによる詳細研究	  

• EXZITは，CIB絶対値の決定打	  • 工学，惑星科学，天文学が一体となり推進	  – 欧米では決してなし得ない	  • 新たな天文サイトとしての惑星間空間の開拓	  – 低黄道光環境の優位は背景放射観測に限らない	  2020年代の光赤外線天文学@ISAS 2014．8．11	

EXZITによるサイエンス（議論）	
あらゆる低輝度拡散放射の観測は黄道光が制限してきた．	  
# 太陽系科学	  – 世界初の惑星間ダストの３次元計測（＋ダスト計測）	  – 長基線視差による外縁天体の検出	  # 星間物質	  – 高銀緯（低輝度）のガス輝線やPAH放射探査	  # 銀河	  – ダークハローの星（IHL）探査	  – 大規模構造のdiﬀuse分光マップ	  	  皆様からの観測提案を募集します．	  
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他計画とのシナジー（議論）	
• CIB	  – ゆらぎ： Euclid	  /	  WISH	  /	  WFIRST，HiZ-­‐GUNDAM，SPICA	  – 分光ゆらぎ： NISS（KASI	  2017），SPHEREx（NASA	  2018）	  – 絶対値： CTA（CIB-­‐TeVガンマ線吸収）	  • 再電離	  x-­‐corr： LiteBIRD，SKA	  • 銀河ダークハロー	  /	  IGM	  – Intra-­‐halo	  light： SUBARU，TMT，様々な可視望遠鏡	  – Missing	  baryons： SPICA，DIOS	  2020年代の光赤外線天文学@ISAS 2014．8．11