国立天文台ハワイ観測所すばる望遠鏡
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国立天文台ハワイ観測所すばる望遠鏡
すばる望遠鏡(左)。右はケックI望遠鏡
運用組織国立天文台
設置場所アメリカ合衆国ハワイ州
座標.mw-parser-output .geo-default,.mw-parser-output .geo-dms,.mw-parser-output .geo-dec{display:inline}.mw-parser-output .geo-nondefault,.mw-parser-output .geo-multi-punct,.mw-parser-output .geo-inline-hidden{display:none}.mw-parser-output .longitude,.mw-parser-output .latitude{white-space:nowrap}北緯19度49分32秒 西経155度28分36秒 / 北緯19.82556度 西経155.47667度 / 19.82556; -155.47667
標高4,139 m (13,579 ft)
観測波長可視光・赤外線
観測開始年1999年
形式主焦点/リッチー・クレチアン/ナスミス式
口径8.2m
分解能0.23 秒 
開口面積53m2
焦点距離16.4m(主焦点)
架台経緯台
ドームcylindrical dome 
ウェブサイトwww.subarutelescope.org/jp/
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すばる望遠鏡(すばるぼうえんきょう、: Subaru Telescope)は、アメリカハワイ島マウナ・ケア山山頂(標高4,205m)にある日本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: 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。

1999年、国立天文台「すばる」プロジェクトチームが第47回菊池寛賞を受賞。

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という当時世界最大の一枚鏡をもつ反射望遠鏡であった。主鏡はアメリカのコーニングとコントラベスに於いて7年以上の歳月を費やして製造された。

2015年4月時点で世界最大の一枚鏡望遠鏡は、アメリカアリゾナ州にある大双眼望遠鏡で、8.4m鏡2枚の合成直径は11.8m。また分割鏡では、スペインラ・パルマ島ロケ・デ・ロス・ムチャーチョス天文台にあるカナリア大望遠鏡(有効直径10.4m)である。

すばる望遠鏡には高度な技術が多数使われている。大きな特徴の一つとしては、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で、望遠鏡を傾けた時に生じる主鏡の歪みを精密に補正し、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円筒形のドーム形状にすることで、特に内部からの放熱による乱流を防ぐ観点で、通常の半球形のドームより適している。

観測装置の物理的なセットアップ以外は、約30キロ離れたハワイ島最大の町ヒロにあるセンターで観測者が受ける形で天体観測が行われる。[1]
性能

方式:光学式
リッチー・クレチアン式望遠鏡/ナスミス式望遠鏡


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 4,139m



架台

架台形式 経緯台



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[2]

主焦点F値:2.0(収差補正光学系を含む)=焦点距離16,400mm

カセグレン焦点F値:12.2=焦点距離100,000mm

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103,320mm

すばる望遠鏡を納める円筒形ドーム

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:2,000t

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[3]

超広視野主焦点カメラ Hyper Suprime-Cam (ハイパー・シュプリーム・カム, HSC)[4][5]

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[6]。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)。[7]

「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「FOCAS: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「MOIRCS:多天体近赤外分光撮像装置」が設置されて現在にいたる。

2012年8月には、「Suprime-Cam:広視野主焦点カメラ」に代わって新開発の「超広視野主焦点カメラ Hyper Suprime-Cam (ハイパー・シュプリーム・カム)」が設置され、2013年7月にファイストライト画像が公開された。Suprime-Camでは、アンドロメダ銀河の一部 (満月よりやや広い視野) を撮影できていたが、Hyper Suprime-Camは、満月9個分の広さの天域を一度に撮影できる世界最高性能の超広視野カメラとなった。独自に開発した 116 個の CCD 素子を配置し、計8億7000万画素を持つ巨大なデジタルカメラの持つ広い視野により、すばる望遠鏡はアンドロメダ銀河のほぼ全体を1視野で捉えることに成功した[8]

観測機器のアップデートに関しては、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ともに、補正光学系を改良した「HiCIAO」 が開発され、2009年より利用されている[9]

観測補助装置としては、浜松ホトニクス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。
観測技術

直径8.2mに対して厚さが20cmしかない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 {\displaystyle 10^{-7}m} ) の桁に保つための装置である。


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