すばる望遠鏡について

天体観測がちょっとしたブームになっているみたいですね。地球上にはないものを、静かにひっそりと観察することに癒し効果があるのかなと思ったりしています。宇宙のことは徐々に解明されてきていますし、将来気軽に観光旅行で宇宙に行く時代が来るかもしれません。その家族の乗っている宇宙船を望遠鏡でみるのもまた、面白そうですね。

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2007/12/06 日記<すばる望遠鏡>

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すばる望遠鏡

大型光学赤外線望遠鏡、愛称すばる望遠鏡（-ぼうえんきょう、英：Subaru Telescope）とは、アメリカ・ハワイ島のマウナ・ケア山山頂（標高4,205m）にある日本の国立天文台の大型光学赤外線望遠鏡である。

概要

1999年1月ファーストライト（試験観測開始）。建設総額は400億円。システム設計・建設のほとんどは三菱電機が請け負った。国立天文台が建設準備を進めていた当初のプロジェクト名は「日本国設大型望遠鏡」（英語名:Japan National Large Telescope, JNLT）だった。建設が始まった1991年に望遠鏡の愛称の公募が行われ「すばる」が選ばれた。主鏡に直径8.2m、有効直径（実際に使われる部分の直径）8.2mという世界最大の一枚鏡をもつ反射望遠鏡である。主鏡はアメリカのコーニング (企業)|コーニング社とコントラベス|コントラベス社によって、７年以上もの歳月を費やして製造された。なお、分割鏡を含めた光学赤外線望遠鏡の中で最大のものはアメリカのケックI望遠鏡およびケックII望遠鏡（それぞれ有効直径約10m）である（2006年3月現在）。すばる望遠鏡には高度な技術が多数使われている。例えば、コンピュータで制御された261本のアクチュエータにより主鏡を裏面から押すことにより、望遠鏡を傾けた時にできる主鏡の歪みを補正し常に理想的な形に保たれている（能動光学）。また、天文台の建物そのものの形状を工夫することで空気の乱流を防ぎ星像の悪化を防いでいる。

性能

方式：リッチークレチアン光学式反射望遠鏡*望遠鏡設置場所
緯度　北緯 19度49分43秒
経度　西経155度28分50秒
海抜　4139ｍ*架台
架台形式　経緯台式*望遠鏡本体
高さ：22.2m
最大幅：27.2m
重量：555t*主反射鏡
有効直径：8.2m
厚さ：20cm
重量：22.8ｔ
素材：ULE（超低膨張ガラス）
平均表面研磨誤差：14nm
焦点距離：15m*焦点観測機器を取り付ける焦点は4箇所ある。なお、主焦点ならびにカセグレイン焦点は可視光・近赤外の焦点系であり、ナスミス焦点は片方が可視光焦点であり、もう片方は近赤外焦点である。一番活用されているのは、ナスミス焦点であるが、電算処理された画像以外に、直接観測した画像を撮影するために主焦点系で撮影された像を公式ホームページのアストロニュースで発表しているのである。これは、電算処理された画像の品質確認と同時に、他の望遠鏡での観測の指標とするためである。
主焦点F値：2.0（収差補正光学系を含む）=焦点距離16400mm
カセグレン焦点F値：12.2=焦点距離100000mm
ナスミス焦点F値：12.6（望遠鏡本体の左右に2つ）=焦点距離103320?*ドーム
望遠鏡連動円筒型エンクロージャ
高さ：43m
基本直径：40m
重量：2000t
全体はアルミニウムパネルで覆われている。

観測装置

近赤外線分光撮像装置 IRCS（地元ハワイ大学との共同開発）

コロナグラフ撮像装置 CIAO

冷却中間赤外線分光撮像装置 COMICS

微光天体分光撮像装置 FOCAS

広視野主焦点カメラ Suprime-Cam現在、より広い視野と解像度を得ることを目的とした、Super Surime-Camの開発を実施中。これは、近赤外線領域から可視光をカバーするモザイク型CCDカメラと光学補正レンズからなる予定。

高分散分光器 HDS

多天体近赤外分光撮像装置 MOIRCS 東北大学理学部天文学教室との共同開発これらの観測装置によって可視光から赤外線領域をカバーする観測が可能な仕組みとなっている。撮像を目的にした装置と分光観測を目的とした装置を、観測対象に応じて4つある望遠鏡焦点のいずれかに取り付けることで、広い範囲の波長をカバーする正確には、大型観測装置がナスミス焦点に取り付けられ、小型の広視野主焦点カメラ(Suprime-Cam)が、主焦点観測室に取り付けられる。特に大型の観測装置によっては、数トンの重量に達するものもある。また、カセグレイン焦点には、日本放送協会のスーパーハープ管型カメラが取り付けられ、すばる望遠鏡から生中継が行われたこともある。科学観測的には、コロナグラフ撮像装置や微光天体分光撮像装置などが取り付けられ、連星系の伴星の観測なども行われている。。なお、新しい観測装置は、各大学や国立天文台にて開発研究が進められている（国立天文台の項を参照）。新規に開発された新しい観測機器に関しては、岡山天体物理観測所や各大学の保有する天文台での実験観測を経て、観測計画に基づき設置利用が可能である。この場合には、その観測機器は開発した大学や研究室によって保有されることになる。なお、国立天文台における大型機器の開発研究に関しては、自然科学研究機構ならびに文部科学省、さらには財務省の許可が居るため、時間がかかる例もある。例外として、MORICSの開発が挙げられるが、この場合には、科研費単年度での開発が必要だったため、非常に短期間で開発が実施されることになったのである。「HDS：高分散分光器]、「IRCS：近赤外線分光撮像装置」及び「Suprime-Cam：広視野主焦点カメラ」が、国立天文台ハワイ観測所開設の最初の時期に設置した観測装置である。その後、岡山天体物理観測所等で行われた開発に基づき新たに開発された機器「COMICS：冷却中間赤外線分光装置」や「FOCUS：微光天体分光撮像装置」を設置し観測に利用している。また、太陽系外惑星発見などを目指して開発された「CIAO：コロナグラフ撮像装置」によって、「連星系」や「太陽系外惑星系」の観測が行われる。また、大規模光学系を有効に活用するために、東北大学のチームが中心となって開発した「MORICS：多天体近赤外分光撮像装置」が設置されて現在にいたる。今後の観測機器に関しては、主焦点カメラの撮像範囲を拡げるために「モザイク型CCDカメラ」を開発し、新たに開発する収差補正光学系からなる予定の「Super Suprime-Cam」と、太陽系外惑星をピンポイントで観測するために、コロナグラフフィルターの精度と、伴に、補正光学系を改良した「Hi CIAO」の開発を実施している。観測補助装置としては、浜松ホトニクス社の開発した波面センサーによる補償光学装置や理化学研究所にて開発されたレーザーガイド星装置などがあり、高分解能かつ高精度(レイリー限界やドーズ限界に限りなく近くする）の観測が可能なように配慮している。ただし、波面センサーの分解能に関しては、これからも研究開発が進むことによって、将来更に解像度を上げた装置になる予定でもある。

用語補足

高分散分光器と低分散分光器の違いについて。高分散分光器は、分光像を焦点レンズなどを用いて拡大することによって、精密な分光像が得られる装置。難点は、焦点レンズによって拡大されるため、分光像が暗くなってしまうことである。そのため、有る程度の口径か、もしくは高感度のセンサーが必要となる。後者の場合には、暗電流等の問題があるため、通常は用いられない。
低分散分光器は、分光像をそのまま撮影できるようにした装置のこと。具体的には、光学プリズムや解析格子などを用いて得られたスペクトルをそのまま表示もしくは撮像できる装置である。特に、太陽観測や惑星科学観測などで用いられる。

技術捕捉

世界最大級の一枚鏡であり、かつ、薄いガラスを用いた反射鏡の精度を維持するために、動的支持装置（Active Support）を搭載している。この支持装置は、鏡面精度を常に 100 nm ($10^\{-7\}m$) の桁に保つための装置である。コンピュータで制御された261本のアクチュエータにより主鏡を裏面から支持することにより、望遠鏡の姿勢変化による主鏡の変形を0.1秒に1回の頻度で自動的に微調整している。地球大気の乱流などもっと速い変動に起因する星像の揺れを実時間で直す装置（補償光学:Adaptive Optics）は2000年12月よりカセグレン焦点に設置されている。これにより近赤外線では回折限界（Diffraction limit）に迫る星像が得られている。さらに赤外ナスミス焦点に人工星（レーザーガイド星）を使った更に高精度な補償光学系を開発し、2006年10月にファーストライト（初観測）に成功した。これらの技術によって天体の解像度の高い画像を得るとともに、光を一点に集中することにより遠方にある微かな光を放つ銀河や星雲などの観測性能を大幅に向上させる。

すばる望遠鏡による成果

単独観測

宇宙の大規模構造の元となる、フィラメント状星雲の発見。また、銀河系の10倍以上の質量を持つ、銀河団の元となる星雲を発見。

赤外線によって、宇宙の最遠の超新星爆発を捉える。

太陽系外にある微惑星のリングを捉える。

2005年2月 くじら座の方向に観測史上最遠の銀河団を捉える。距離128億光年

2006年5月 ガンマ線バーストの解析により、宇宙の再電離はビックバン後9億年まで遡ることを確認。

2006年8月 かに座の方向に日本人の発見したものとしては最遠となる127億光年離れたクエーサーを発見。

2006年9月かみのけ座の方向に、天体観測史上最遠となる128億8000万光年離れた銀河を発見する。

国際連携観測

アメリカ航空宇宙局|NASAの探査機ディープ・インパクト (探査機)|ディープ・インパクトと連携し、彗星への衝突時の光を捉える。
なお、この観測はマウナケア山頂の望遠鏡群全体でも行った。
ヨーロッパ南天文台でも観測を行う。

NASA及びESAの探査機カッシーニと連携し、土星の衛星タイタン (衛星)|タイタンのジェット流の観測を行う。

関連項目

施設

教育 - 天文台 - 国立天文台 - ハワイ観測所・岡山天体物理観測所

望遠鏡 - 天体望遠鏡

国際観測所 - マウナケア天文台群

学術研究分野

天文学 - 天体観測

天文学 - 光赤外天文学

参考文献

安藤裕康『世界最大の望遠鏡『すばる』』（誠文堂新光社、1998年） ISBN 4-582-50303-9

小平桂一『大望遠鏡「すばる」誕生物語 星空にかけた夢』（金の星社、2000年） ISBN 4-323-06076-9

唐牛 宏『宇宙の謎に迫る日本の大望遠鏡「すばる」』（誠文堂新光社、2000年） ISBN 4-416-20001-3

小平桂一『宇宙の果てまで すばる大望遠鏡プロジェクト20年の軌跡』（早川書房ハヤカワ文庫NF、2006年） ISBN 4-15-050308-7

外部リンク

http://www.nao.ac.jp
国立天文台
http://www.naoj.org/j_index.html
すばる哩搭ｾ]
http://www.nalux.co.jp/subaru.htm
すばる哩搭ｾ用マイクロレンズ]

注記

Quotation:Wikipedia - Article - History 　License:GFDL

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