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miniTAO 1.0m 用赤外 可視同時撮像カメラ ANIR

miniTAO 1.0m 用赤外 可視同時撮像カメラ ANIR. 本原顕 太郎（東京大学天文学教育研究センター） 他 TAO プロジェクトチーム. TAO Project. TAO : The University of T okyo A tacama O bservatory A 6.5m IR/Optical telescope At the highest site on the world ( 18500ft ) Led by Institute of Astronomy, University of Tokyo. Co. Chajnantor.

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miniTAO 1.0m 用赤外 可視同時撮像カメラ ANIR

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Presentation Transcript

  1. miniTAO 1.0m用赤外可視同時撮像カメラANIR 本原顕太郎（東京大学天文学教育研究センター） 他TAOプロジェクトチーム

  2. TAO Project • TAO : The University of Tokyo Atacama Observatory • A 6.5m IR/Optical telescope • At the highest site on the world (18500ft) • Led by Institute of Astronomy, University of Tokyo

  3. Co. Chajnantor • One of the peaks at the Chajnantor plateau • At the northern edge of ALMA concession • Altitude of 5640m (18500ft) • S 20deg/W 30deg

  4. Good Conditions continuous window in the NIR New windows at 30 um PWV=0.5mm PWV=1mm PWV=5mm Very low water vapor (PWV~0.5mm@25%tile) High transmittance in the infrared Good seeing (~0.7” @optical) Excellent weather(~90% clear fraction) ATRAN simulation

  5. Existing Facility : miniTAO1.0m • A pathfinder telescope • R-C Cassegrain telescope • Focal ratio F/12.0 • FOV φ10 arcmin • Two facility instruments • near-infrared camera ANIR • mid-infrared camera MAX38 Installed at the summit in 2009

  6. Now Seen in Google Earth,

  7. in Wikipedia, http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_highest_astronomical_observatories

  8. … and Certified as Guinness World Record

  9. ANIR : Atacama Near InfraRed Camera • HAWAII-2 array: 1 quadrant (1k x 1k) • 0.9-2.5mm • YJHKs • N128(Pa) , N1875(Pa), N191(Pa-off), N207 • 0.31”/pix, 5’x5’FOV Simple Imager • RON~20e- rms • Target Science • Paa Narrow-band Imaging Survey : Dust Enshrouded Emission Line Region • GRB, SNe Follow-up

  10. 試験観測＠かなた • 2008.02.18-02.29 • 検出器はMUX • フィルターボックスなし • 2009.01.19-01.31 • ファーストライト • 問題点の洗い出し • 検出器読み出しクロック • ダイクロイックミラー設定

  11. Paa大気の窓 • Paschen-a accessible • Paa line (1.8751mm) • 赤外域で最も強い水素輝線 • ダストに隠された領域を見通す • ２つの狭帯域フィルタ ; N1875/N191

  12. Pa撮像能力 NICMOS/191sec SgrA Region SgrA Region ANIR/1080sec • 感度 • NICMOS/HSTと同等 • 大気透過率 ~ 50% • ただし、観測できない視線速度がある

  13. Good Observational Condition Atmospheric Transmittance PWV @ 5100m (mm) • Median seeing < 0.8” • Clear fraction > 80% • Low PWV < 1mm typical • Lower than ALMA site

  14. 寄せ集め観測装置 HAWAII-2 : Engineering Grade/ハワイ観測所から貸与 デュワー : フィルター試験デュワーの流用 温度計、真空計 : 出世払い 光学系 : オフナー光学系、実費のみ 購入品(>\1M) 冷凍機 フィルター 可視チャンネルCCDカメラ

  15. ANIRに可視チャンネルを付けたい 不純な動機だった • miniTAOはGRBフォローアップに理想的 • 良好なサイト！ • 日本の南天の穴(20S, 70W)を埋められる！ • 近赤外線同時観測でdark burstの迫れる ANIRに可視ガイダーを作るお金が欲しい！ • フレームあたりの積分時間>120sec • 望遠鏡のトラッキング性能が未知数 • 河合特定領域・公募研究

  16. Optical Channel of ANIR 望遠鏡取り付け用フランジ デュワー取り付け用フランジ

  17. 可視チャンネルレイアウト • Optical focus stage • FLI CCD Camera with USB IF • Proline PL 4710-1-MB • Controlled from a Linux PC • Filter Wheel Box Included • DM on a retractable stage

  18. Dichroic Mirror • 71mm x 50mm • 赤外チャンネルはY-band(1μm)まで • 製造候補は • 日本真空 • 朝日分光(MITSuMEの実績) • 収束光内に入れるため、非点収差が出る⇒46.8分角のウェッジ

  19. Optical Channel Specifications • E2V BI CCD • 1056x1027 format • RON=14e-/pix rms • 0.4-0.4mm • BVRI • SlitlessGrism • 0.30”/pix, 5’x5’ FoV • 既製品レンズの組み合わせ

  20. Performance of Optical Channel I 視野外周にはコマ収差が残る I-bandは色収差でフォーカスがずれる

  21. SlitlessGrismSpectroscopy [OIII] 4959+5007 Ha+[NII] 6563 0th order 1st order R~30 ANIRのみでz<6のGRBであれば同定可能 ただし、非常に初期の観測が必要 NGC1068 – Grism NGC1068 – J-band

  22. High Background @ I-band • 16.6mag/□” • 原因は可視光学系鏡筒の内部散乱？ • 黒色アルマイトは>700nmで光る

  23. Improvement of Scattered Light • 内部塗装を行った • 黒アルマイト⇒トビカトップガード • I-bandの背景放射が激減 • 16.6mag/□”⇒18.1mag/□” • まだ明るい(Typical 20mag/□” @CTIO)

  24. Image Quality in Infrared Channel • 赤外チャンネルの結像には影響しない • はずだった…

  25. Strange Image Profile of NIR Channel • Cross-shaped PSF • 回転しないので、スパイダー起源ではない。 • イメージサイズが1”以下にならない • ポインティングが変わると形状が変動することもある • DMの問題ではないことは確認 • 測光精度には問題ないことも確認

  26. Efficiencies of SimultaneousInfrared Imaging システム効率は10%ほど低くなる 限界等級で0.05mag程度の減少

  27. Limiting Magnitudes • 600sec, 5s, 1.5”aperture • I-bandのみまだあまりよくない。 • Background がまだ高い • 黒アルマイト加工が原因と思われる

  28. Simultaneous Imaging Science Targets • GRB フォローアップ • 特に、可視赤外同時撮像によりSWIFT-UVOTによる可視残光が同定出来なかったもの • High-redshift? / Dusty environment? • AGNダストトーラスエコー (Minezaki et al.) • 可視・赤外のダストトーラスエコーでBH近傍の降着円盤構造 • MAGNUMの続き • 超新星サイトのmetallicity (Kuncarayakti et al.) • 母銀河の星形成クラスターのSED …

  29. GRBフォローアップ観測 • これまでに6回のGCN報告 • GRB 111008A: miniTAO/ANIR NIR observations : GCN12437 • GRB 111005A: miniTAO/ANIR NIR observations: GCN12420 • GRB 101023A: miniTAO/ANIR NIR detection : GCN11379 • GRB 101011A: miniTAO/ANIR NIR upper limits : GCN11362 • GRB 101017A: miniTAO/ANIR NIR upper limits : GCN11356 • GRB 091018: miniTAO/ANIR observations : GCN10047 • 1ランあたりすくなくとも3回くらい観測している。 • 晴天率が非常に良い

  30. GRBフォローアップ例(1) GRB091018 z=0.971 burst power law SED B= 19.97 ± 0.13 Y= 18.98 ± 0.14 V= 19.56 ± 0.06 J = 18.94 ± 0.14 R= 19.42 ± 0.05 H = 18.68 ± 0.20 I= 19.12 ± 0.09 Ks = 18.20 ± 0.07

  31. GRBフォローアップ例(2) J H Ks • GRB111005A • No Detection • 西の空高度20度以下の観測 • それでもシーイング1arcsec! • GRB111008A • 爆発後6hrで観測開始 • JHKs detection! • J = 19.79 +/- 0.18 • H = 19.47 +/- 0.19 • Ks = 19.38 +/- 0.17, • Z=4.9898 / miniTAOで観測した最遠方天体 • GRONDは近赤外では検出できず。

  32. 近傍AGNモニター Minezaki et al.

  33. 現在の課題 • 可視データパイプライン • 近赤外チャンネルのものの流用 • Distortion補正まではテンプレートで行える • 2MASS星でWCSを設定してShift&Addをしているので安定しない • 可視チャンネルのキャリブレーション • ANIRシステムでのフラックス原点出しやcolor termなどの測定は殆ど行われていない • 積極的なユーザーを募集中 • 年間２ヶ月程度の運用しか行えない

  34. まとめ • miniTAO用赤外可視同時撮像ANIR • シーイングも晴天率もいい • ただし、年間～２ヶ月の運用 • 可視赤外同時撮像 • 赤外チャンネルの星像が悪化する問題あり • 可視のスリットレス分光も可能 • GRBなどのフォローアップを行なっている

  35. High Altitude Problems • 高山病 • 集中力低下 • 疲れやすい • イライラする ⇒ 酸素吸入ルール (でも酸素分圧はマウナケア(4200m)程度) • 機器の不具合 • HDDが簡単にクラッシュ ⇒ 加圧式ハードディスク容器：失敗 ⇒ USBメモリキー ⇒ 現在はSSDで運用 • 放熱トラブル • 静電気 • 電源トラブル（電解コンデンサ？）

  36. Base Facility at San Pedro de Atacama • 土地購入(15,000m2) • 500m2観測施設（2012年度建設予定） • Observation room : Remote Observation • Laboratory : Maintenance of Instruments, Telescopes • Several Bedrooms : for observers

  37. WiFi Network between Summit and SPA The base facility at SanPedro de Atacama (hardware setup completed in March 2011) The miniTAO telescope at Co. Chajnantor

  38. The WiFi System Setup Regular use Backup use L3 switch L3 switch The summit LAN The base LAN 常用系と予備系の2系統 常用が落ちると自動で予備に切り替わる

  39. 遠隔観測 山麓観測小屋 観測の様子 望遠鏡、ドーム制御の安定化が課題 • 山頂は完全無人、もしくはただ見ているだけ • 天候チェック • ドーム内状況チェック • 観測開始（随時天候等確認） • 観測終了 • 装置・望遠鏡を終了状態に • ほぼ日没～日の出まで観測 • たまにトラブルが発生すると緊急登頂

  40. 最後に • ANIRの観測に興味の有る方はご連絡ください • 観測 • サイエンス提案のみでも anir@ioa.s.u-tokyo.ac.jp まで

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