三波長同時撮像装置MuSaSHIのぐんま天文台150cm望遠鏡搭載と観測
金井昂大(埼玉大学 D2), 大朝由美子(埼玉大学)
高橋英則(東京大学), 橋本修(ぐんま天文台)
可視赤外線観測装置技術WS2022@京都••••

SaCRA望遠鏡/MuSaSHIについて
ぐんま天文台150cm望遠鏡にMuSaSHI搭載(2020/01-2022/03)
レデューサー開発(2021/10-2022/03)
レデューサー導入・観測(2022/05-)•まとめ/今後の展望

SaCRA望遠鏡
・埼玉大学構内(さいたま市桜区; 北緯:35.86 ,東経:139.6 )に設置
OISTER, J-GEM観測に参画
口径55cm

光学系式

リッチー・クレチアン光学系

焦点

主焦点(F2.8)
カセグレン焦点(F6.5)観測装置

三波長同時偏光撮像装置
MuSaSHI可視光小型中分散エシェル分光器
SuSAnoO
フィルターターレット + CCD
SuSAnoO

分光

MuSaSHI

偏光撮像
撮像

フィルターターレット + CCDBg'V

r'

Ri'

Iz'

MuSaSHI

第5,7回装置WS

MuSaSHI…三波長同時偏光撮像装置 (Oasa et al. 2020)• レンズを用いない高効率(70-50%)な収束光学系(F6.5)• 小型 ＆ 軽量 → なゆた望遠鏡や堂平観測所に持ち込んで観測

riz
SaCRA望遠鏡搭載時のMuSaSHI
MuSaSHI光学系概念図

光学系

ウェッジ付きダイクロイックミラー

観測波長r(550-680nm)
i(700-810nm)
z(820-1000nm)

大きさ~40cm 40cm 15cm

重量~10kg

CCD

FLI ML4710

画素数(画素サイズ)

1056 1027(13µm)

観測視野@SaCRA(F6.5)

12.8ʼ

12.4ʼ

(0.74”/pix)ぐんま天文台150cm望遠鏡
望遠鏡設置位置

北緯: 36.60 , 東経:138.97

口径150cm

焦点距離1830cm

カセグレン焦点

近赤外撮像分光装置(GIRCS)

ベントカセグレン焦点(1)空き→ MuSaSHI 搭載予定

ベントカセグレン焦点(2)低分散分光撮像装置(GLOWS)

MuSaSHIを搭載し、ナスミス焦点(1)
観望用
ぐんま天文台150cm望遠鏡で空き
ナスミス焦点(2)(GAOES; せいめい望遠鏡へ移設)
多色同時撮像観測

多色同時撮像観測機能がない

マウント検討/設計
望遠鏡側

望遠鏡焦点面に直接搭載• マウント検討/設計

望遠鏡焦点面
手前側

340mm

ファーストライト＠2020/10
MuSaSHI@150cm望遠鏡

天候：くもり,晴れ
シーイング：3”-5”←SaCRA/MuSaSHI
r-band (30s)

12.5ʼ

12.5ʼ

F値

12.2

観測視野

2.57ʼ 2.50ʼ
(0.146”/pix)

限界等級

r:18.8mag

S/N 10, rバンド,
積分時間 1200s↓GAO150/MuSaSHI(SaCRA:17.3mag)

・観測視野が狭い(~2.6ʼ i2.5ʼ)rz
・空間的に過度なオーバーサンプリング

S106(シーイング 3” = 20pix)
2.5ʼ

→ 観測効率が悪い
2.57ʼ

課題
• 視野が狭く、過度なオーバーサンプリング• 搭載に時間がかかる+取り付け再現性が低い→ レデューサー開発(F12.2 → F〜6.5に変換, MuSaSHI搭載位置をフランジ手前に変更)• 配線の安全性/安定性• 望遠鏡と制御PCの接続• 観測時の望遠鏡情報の取得

MuSaSHI→ 通信/制御系の更新+最適化

PC(配線BOXの製作+ソフト整備)USBレデューサー開発

＠OISTER教育プログラム

焦点距離

レ ①f
コリメーターレンズ 400mm
180mm
2ン
カメラレンズ
220mm
0.53(＠F6.5)
ズ ②f2/f1
選 ③D1 f1/12.2+28mm (観測視野実サイズ)
定条 ④D2 1500 f1 / 18300 (主鏡瞳サイズ)
件 ⑤コーティングが500-1000nm

口径75mm50mm

条件を満たすレンズの組み合わせを検討F12.2 → F6.7 (4.7ʼ 4.6ʼ; 0.27”/pix)レデューサー開発
筐体製作
・長さ：〜400mm
・重量：〜3kg
・レデューサー/MuSaSHI
部分取り付け再現性→位置決めピン(径3mm)採用
・焦点面絞り(迷光対策)
望遠鏡焦点面絞り

コリメーター
レンズ

カメラ MuSaSHI
レンズ
筐体通信/制御系の更新・最適化• 焦点設置配線BOXの作製

焦点で有線LANを接続可能に→ 配線がBCS1焦点のみで完結
煩雑さが解消し、安全/安定性の向上
ソフトウェア整備 (主にSaCRA版をぐんま用に改修)→望遠鏡制御と接続/望遠鏡情報の取得

レデューサーの有無の比較
レデューサー無し

レデューサー有り

約800mmMuSaSHI搭載位置

・配線の安全性/安定性の向上
・MuSaSHI取り付け再現性の向上
・観測準備/運用の安定性の向上

ファーストライト@2022/05
レデューサーを搭載した観測S106 (2022/05/11)

r,i,z ３色合成図

すばる/CISCO

M42 (2022/11/21)

4.6ʼ

4.7ʼ

11月末までに4回(計13夜)持ち込み観測を実施 (快晴率~10%)

安定した運用の実現！

レデューサーの有無による画像の違い
観測視野の拡大+オーバーサンプリングの改善

レデューサー
有り

riz

riz

4.6ʼ

4.7ʼ

レデューサー
なし

2.5ʼ

2.57ʼ

レデューサー+MuSaSHI性能評価
MuSaSHI@150cm望遠鏡
F値

6.7

観測視野

4.77ʼ 4.61ʼ
(0.270”/pix)

限界等級
S/N 10,積分時間 300s

r : 19.4 mag
i : 18.5 magz : 18.3 mag

FWHM
r:6.4
i:7.1
z:7.2

S/N=10

レデューサーの搭載で1.4mag深い観測を達成！
・依然としてオーバーサンプリング
・バンド間のフォーカスズレ→ シムによる調節が必要

視野周辺部での星像の歪み
画像上の位置による星のFWHMを測定Y
F 座W 標HM

X座標
画像中心からの距離

rバンド>iバンド, zバンドは逆の傾向→ 焦点位置の違いによる収差の変化
像面湾曲補正が必要 → 補正レンズの検討？

科学観測
SaCRA望遠鏡(口径55cm)との比較• 系外惑星トランジット
観測天体：TOI-3714, r=14.67, i=13.63, z=13.17
観測日：2022/11/21(GAO), 2022/12/06(SaCRA)
GAO150cm/MuSaSHI

SaCRA/MuSaSHI

150cm望遠鏡に搭載することで高精度な観測を達成！
〜4.4%

Fitting sigma平均：0.021

Fitting sigma平均： 0.027

まとめ
ぐんま天文台150cm望遠鏡での多色同時撮像観測→ SaCRA用のMuSaSHIを搭載・観測• 直接搭載視野が狭く(2.6ʼ 2.5ʼ)、過度なオーバーサンプリング
配線の安全性/望遠鏡との接続 に課題• レデューサー開発+搭載
視野の拡大(4.7ʼ 4.6ʼ; 0.27”/pix)
配線の改善+ソフトウェア整備→ 安定した運用の実現(計13夜観測)！

課題/今後の展望
課題• 観測夜数→ さらなる性能評価+科学観測• レデューサー導入後の課題
バンド間フォーカスズレ (シムによる対策を検討済み)
像面湾曲収差補正/視野周辺アストロメトリ 歪み

今後の展望• SaCRAでのMuSaSHI2を開発→ 150cm望遠鏡に現MuSaSHIを常駐• (将来的に…)150cm望遠鏡専用の多色同時撮像観測装置開発
狭帯域多色同時撮像機能の搭載

ご静聴ありがとうございました！