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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). z = 0. 宇宙 の誕生と進化. z = 10. z = 20. z = 1089. 赤方偏移 z > 10 の頃は、 ■ 第一世代星の誕生 ■ 宇宙再電離 ■ 重元素合成
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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)
z = 0 宇宙の誕生と進化 z = 10 z = 20 z = 1089 赤方偏移 z > 10 の頃は、 ■ 第一世代星の誕生 ■ 宇宙再電離 ■ 重元素合成 ■ 最初のブラックホールが誕生 GRB で狙う領域 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 IaSNe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 SPICA (~2020) 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 5 秒角 (AO) 視野 : 15分角程度 TMT (~2020) ALMA (2012) 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
VT 40cm 程度? 21’ x 21’ (2k x 2k CCD) 23 Mv (300sec exposure) XIAO (X-ray telescope) 0.5 – 2.0 keV SVOM 2013 - 2014 地上にも広視野望遠鏡 を配置 (8000 deg2) GRM2台 50 keV – 5 MeV 280cm2 NaI/CsIphoswitch ÉCLAIR 4 – 250 keV 80 x 80 CdTe (1024 cm2) 10 arcminの方向決定
Phase-A セレクション: June, 2011 Mission セレクション: June, 2012 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)
EXIST 6トン, 2.8kW 1.1m 望遠鏡 4’x4’ の視野 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 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
NASA Decadal Survey 2010 WFIRST近赤外線広視野サーベイ Explorer Program中小型衛星計画MIDEX 2機、SMEX 2機、4機の Missions of OpportunityJANUS は今年12月に提案来年6月に採択の可否 (予定) LISAスペース重力波アンテナ 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 IaSNe, 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 UNravellingDark 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 (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 ■ 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
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 80 cm 電子追跡型 コンプトンカメラ 40 cm (もしくはコーデッドマスク検出器) 95 cm 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 (Low-R Grism) NIR : 1.0 – 1.7 μm (z = 3.1 – 7.2) (z = 7.2 – 13.0)
α 400mm Trigger & Spectrometer MAPMT or APD or MPPC 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) Pbor W Coded mask コーデッドマスク+半導体アレイ 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 CdTe array
宇宙研屋上望遠鏡 NIR Camera (0.8 – 1.7 um) Optical – Longλ 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 Optical – Short λ 近赤外線カメラ + 可視光 CCD 2台 Ray from Telescope
副鏡 スパイダー 黄道光 主鏡 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)
過去に近赤外線で観測された GRB イベント Magnitude (Vega) Time [Day]
J-band H-band K-band z = 7 ~ 8 程度の予想等級 UKIRT K Gemini J, H Okayama 1.88m : J GROND 2.2m : J,H,K GROND Upper limit J,H,K Magnitude (Vega) 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? JANUS は 2016 ~ 17 年 NO YES 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。 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 ■ MeVガンマ線全天探査 ■ 地上大型望遠鏡との連携で宇宙再電離の観測 ■ 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 小型 3号機または 4 号機で、 世界に先駆けて GRB + 赤外線望遠鏡を実現 JANUS の頃には TMT も SPICA も未完成。 2020年頃の実現を目指す