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 : 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

TAO Project

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

Co. Chajnantor

Very low water vapor (PWV~0.5mm@25%tile)

High transmittance in the infrared Good seeing (~0.7” @optical) Excellent weather(~90% clear fraction)

Good Conditions

continuous window in the NIR

New windows at 30 um

ATRAN simulation

PWV=5mm

PWV=1mm

PWV=0.5mm

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

Existing Facility : miniTAO 1.0m

Now Seen in Google Earth,

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

… and Certified as Guinness World Record

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

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

試験観測＠かなた

Paa 大気の窓 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

Paschen-a accessible

Pa 撮像能力 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

NICMOS/191sec

ANIR/1080sec

SgrA RegionSgrA Region

Median seeing < 0.8” Clear fraction > 80% Low PWV < 1mm typical

Lower than ALMA site

Good Observational Condition

Atmospheric Transmittance

PWV

@ 5

100m

(mm

)

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

寄せ集め観測装置

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

ANIR に可視チャンネルを付けたい

不純な動機だった

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

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

可視チャンネルレイアウト

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

Dichroic Mirror

E2V BI CCD 1056x1027 format RON=14e-/pix rms

0.4-0.4mm BVRI Slitless Grism

0.30”/pix, 5’x5’ FoV 既製品レンズの組み合わせ

Optical Channel Specifications

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

Performance of Optical Channel

I

Slitless Grism Spectroscopy 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 – J-bandNGC1068 – Grism

0th order

1st order

[OIII]4959+5007

Ha+[NII]6563

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

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 20 mag/□” @CTIO)

Improvement of Scattered Light

赤外チャンネルの結像には影響しない はずだった…

Image Quality in Infrared 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

Strange Image Profile of NIR Channel

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

Efficiencies of SimultaneousInfrared Imaging

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

Band l(mm) Fn(mJy) Mag(AB)Y 1.02 27.5 20.3J 1.25 20.9 20.6H 1.63 15.8 20.9KS 2.15 17.4 20.8

Band l(mm) Fn(mJy) Mag(AB)B 0.44 1.7 23.3V 0.53 1.8 23.2R 0.63 2.2 23.0I 0.79 (5.5) (22.0)

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

…

Simultaneous Imaging Science Targets

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

GRB フォローアップ例 (1)

GRB091018 z=0.971 burst power law SED

Y= 18.98 ± 0.14

J = 18.94 ± 0.14

H = 18.68 ± 0.20

Ks = 18.20 ± 0.07

B= 19.97 ± 0.13

V= 19.56 ± 0.06

R= 19.42 ± 0.05

I= 19.12 ± 0.09

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。

GRB フォローアップ例 (2)J

H

Ks

Minezaki et al.

近傍 AGNモニター

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

現在の課題

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

まとめ

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？）

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

WiFi Network between Summit and SPA

The base facility at SanPedro de Atacama

The miniTAO telescope at Co. Chajnantor

(hardware setup completed in March 2011)

The WiFi System Setup

The summit LAN The base LAN

L3 switch L3 switch

Regular use

Backup use

The Wireless LAN bridge

JRL-710 (JRC, Japan)

The Antenna NZA-666 (1m-Parabola; JRC)

The radio frequency 2.4 GHz (IEEE802.11a/b/g)

The throughput 5 Mbps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

遠隔観測 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望遠鏡、ドーム制御の安定化が課題

山麓観測小屋観測の様子

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

最後に