将来計画の現状と他の計画について - TAP

Report
ガンマ線バースト観測の将来計画
GUNDAM PATHFINDER
その他の将来計画について
米徳大輔、村上敏夫 (金沢大学)
GRB Cosmology Project
GUNDAM Project
GCOE 「ガンマ線バーストによるダークな宇宙の観測に向けたワークショップ」(2010/08/26-27)
宇宙の誕生と進化
z=0
z = 10
z = 20
z = 1089
赤方偏移 z > 10 の頃は、
■ 第一世代星の誕生
GRB で狙う領域
■ 宇宙再電離
■ 重元素合成
■ 最初のブラックホールが誕生
これまでの
観測成果
宇宙の基盤が作られた重要な時期だが、
未だ観測されていない
ダークエネルギー
Ia 型超新星
ダークエネルギーの性質を知るには
ΩΛ の時間変化が重要
将来の Type Ia SNe 観測でも
z ~ 2 程度までと考えられる。
筒井さんの講演
ΩΛ の時間変化を扱えるのは、
GRB が唯一のツール
JWST (2014)
望遠鏡 : 6.5m
観測帯域:0.6 – 27 μm
視野
: 4分角程度
観測帯域: 30 – 950 GHz
空間分解能: 0.01 5 秒角 (AO)
視野
: 15分角程度
SPICA (~2020)
TMT (~2020) ALMA (2012)
望遠鏡 : 3.5m
観測帯域:5 – 200 μm
視野
: 4分角程度
観測帯域: 30 – 950 GHz
空間分解能: 0.01 – 0.1 秒角
視野
: 20秒角程度
諸外国の GRB 計画
SVOM
2013 - 2014
XIAO
(X-ray telescope)
0.5 – 2.0 keV
VT
40cm 程度?
21’ x 21’ (2k x 2k CCD)
23 Mv (300sec exposure)
地上にも広視野望遠鏡
を配置 (8000 deg2)
GRM 2台
50 keV – 5 MeV
280cm2
NaI/CsI phoswitch
ÉCLAIR
4 – 250 keV
80 x 80 CdTe (1024 cm2)
10 arcmin の方向決定
JANUS
(2016 年打ち上げ目標)
NIRT
50cm 可視光/近赤外線望遠鏡
0.36deg2
140--150K MCT detector, room mirror
J = 20mag (Vega) with R=14 (4sigma)
XCAT
1 ~ 20 keV
4str の視野 (10cm2 for 4str/10)
コーデッドマスク+CMOS センサー
High Energy Spectrometer
学生が主体となった開発
~ 5MeV のスペクトル測定
( Fermi-GBM に類似)
Phase-A セレクション: June, 2011
Mission セレクション: June, 2012
EXIST
6トン, 2.8kW
1.1m 望遠鏡
4’x4’ の視野
0.1 – 10 keV
100秒後に SXI で観測
2” 以内の方向決定
300秒後に
0.3” x 4” slit 分光
R=3000: AB < 19mag (2ksec)
R=30: AB = 22mag (300sec)
0.3 – 0.52 μm
0.52 – 0.9 μm
0.9 – 1.38 μm
1.38 – 2.2 μm
4.5m2
5 – 600 keV
0.6mm CZT
90°x 70°視野
2.4’ の分解能
20” の方向決定
NASA
Decadal Survey 2010
1. WFIRST
近赤外線広視野サーベイ
2. Explorer Program
中小型衛星計画
MIDEX 2機、SMEX 2機、
4機の Missions of Opportunity
JANUS は今年12月に提案
来年6月に採択の可否 (予定)
3. LISA
スペース重力波アンテナ
4. IXO
超大型 X 線天文台
EXIST は選ばれなかった
WFIRST
■ ダークエネルギー
BAO, Type Ia SNe, Weak Lensing
■ 系外惑星
マイクロレンズ効果
■ 広視野近赤外線サーベイ
遠方銀河の検出
1.5m 望遠鏡, 144Mpix HgCdTe,
回折限界 0.2”, L2 ポイント
これら3種類の計画を統合したミッション。
デザインは JDEM-Omega を採用。
2013年開始、2020年打ち上げ。
日本の WISH 計画と非常に良く似ている。
GUNDAM
Gamma-ray burst for UNravelling Dark Ages Mission
PATHFINDER
米徳大輔, 村上敏夫 (金沢大学),
谷森達, 黒澤俊介 (京都大学),
沖田博文 (東北大学),
郡司修一 (山形大学),
筒井亮, 中村卓史, 井上進 (京都大学),
戸谷友則 (京都大学)
高橋慶太郎 (名古屋大学),
井岡邦仁, 水田晃, 川中宣太 (KEK)
中島正裕 (東京大学),
松浦周二, 坂井真一郎 (ISAS/JAXA)
小型科学衛星シリーズ
■ バス 200kg + ミッション 200kg
■ 95cm x 95cm プラットホーム
ワーキンググループの登録
(3号機は ~ 2016年打ち上げ)
1号機: SPRINT-A (惑星光学観測)
2号機: ERG (ジオスペース探査)
3号機: これから
GUNDAM – PATHFINDER
・ GRB 検出器 + 45cm 可視光/近赤外線望遠鏡
・ サブMeV ~ MeV 帯域のガンマ線全天サーベイ
45cm 望遠鏡
 可視光 400 – 1000 nm
 近赤外線 1.0 – 1.7μm
電子追跡型コンプトンカメラ
80cm x 40cm
X 線コーデッドマスク検出器
(オプション)
95 cm
40 cm
80 cm
電子追跡型
コンプトンカメラ
95 cm
(もしくはコーデッドマスク検出器)
X線コーデッドマスク
イメージング検出器
(オプション)
~ 45cm 望遠鏡
可視/近赤外
カメラ
OPT : 0.5 – 1.0 μm (z = 3.1 – 7.2)
(Low-R Grism)
NIR : 1.0 – 1.7 μm (z = 7.2 – 13.0)
400mm
α
Trigger &
Spectrometer
MAPMT or
APD or MPPC
Pb or W
Coded mask
電子追跡型コンプトンカメラ
100keV ~ 10MeV 程度の帯域
GRB の方向決定、イメージ&レートトリガー
外周のシンチレータでスペクトル測定
(谷森さん、黒澤さんの講演 (このあと)
コーデッドマスク+半導体アレイ
CdTe array
数 keV ~ 100keV 程度の帯域
光子が多いのでトリガーには有利か?
他にガンマ線スペクトロメータが必要
宇宙研屋上望遠鏡
Optical – Long λ
NIR Camera
(0.8 – 1.7 um)
Optical – Short λ
Ray from Telescope
南極 2m 望遠鏡を製作している
沖田さん (東北大、市川研) らの
技術と経験
近赤外線カメラ
+
可視光 CCD 2台
副鏡
主鏡
スパイダー
黄道光
観測帯域
沖田さん講演(明日:2010/08/27)
口径 45cm, HgCdTe 2k x 2k, 0.5arcsec/pixel (視野 17’ x 17’)
2μm 程度までなら望遠鏡の冷却は必要ないだろう
OPT : 0.5 – 1.0 μm
NIR1: 1.0 – 1.5 μm
NIR2: 1.5 – 2.2 μm
10分露光で 22 等級(AB)
= 21 等級(Vega)
沖田さん講演(明日:2010/08/27)
Magnitude (Vega)
過去に近赤外線で観測された GRB イベント
Time [Day]
z = 7 ~ 8 程度の予想等級
Magnitude (Vega)
UKIRT
Gemini
K
J, H
Okayama
1.88m : J
J-band
H-band
K-band
GROND
2.2m : J,H,K
GROND
Upper limit
J,H,K
21
Spitzer 3.6um
23
090423
(z = 8.3)
15分
3時間
Time [Day]
まとめ と 提案
2011年 6 月
JANUS は採択されたか?
NO
すぐに小型衛星計画
GUNDAM PATHFINDER
ワーキンググループを
立ち上げる。
JANUS は
2016 ~ 17 年
YES
とにかく小型衛星計画
GUNDAM PATHFINDER
ワーキンググループを
立ち上げる。
■ GRB による赤方偏移 z>10 への挑戦
小型 3号機または 4 号機で、 JANUS の頃には
■ MeV ガンマ線全天探査
世界に先駆けて
TMT も SPICA も未完成。
■ 地上大型望遠鏡との連携で宇宙再電離の観測
GRB
+ 赤外線望遠鏡を実現
2020年頃の実現を目指す
■ GRB
宇宙論の高精度化とダークエネルギーの時間変化の測定

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