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もりよりたなせ
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1 TRIPOL:3色(g' r' i )撮像偏光装置の性能佐藤修二 (名大理) Triple Range Imager and POLarimeter 特徴手軽で安定な装置仕様 i) 限界等級 17 ΔT~60s 望遠鏡 ii) 測光安定性 0.01mag/hour rms iii) 偏光精度 0.3% 神戸大学CPS 1 1

2 國立中央大学陳文屏 Wen Ping Chen 教授木下大輔教授月 8 11 日 6 月 7 12 日 2 月日 2 月 29 3 月 4 日 12 月 7 10 日 6 月日 * 5 月 28 6 月 6 日 * コロキウム / セミナー CPS (1) Exchange Program(3 件程度計約 150 万円 ) (2) 短期招へい派遣プロジェクト (1-3 件計約 60 万円 ) (3) その他の提案事業神戸大学 CPS 2

3 3 色 (g r i ) 偏光カメラ TRIPOL (Triple Range Imager and POLarimeter) 簡素汎用科学的に有効小口径に適した小さい軽い易しい安いパワー 0 光学系とナイキストサンプル神戸大学 CPS 3

4 ﬂat and thin Op6cs パワー０ ①Wave- plate ③Dichroic Mirrors DM2 DM1 ② Wire- grid ④Bandpass Filters g r i 神戸大学CPS 4

5 g r SDSS-II g r i i nm 神戸大学 CPS 5

6 なぜ簡易か? 色 BGR: 色分解 ó 分光波の次数 mで方向が別 cos θ ó sin θ 膜厚干渉 ó 回折干渉偏り : 実空間とは別の < 内部 > 自由度 ( スピン空間 ) 望遠鏡 F10 入射角度 3 ( ダイクロイック鏡や波長板や偏光子は ) 結像にはあまり影響しない非点収差大気シーイング ( 星のまたたき ) 1 ó CCD2~3 ピクセル ó 小望遠鏡焦点距離神戸大学 CPS 6

7 From telescope ~F10 撮像 θ CCD 偏光 σ ½- plate 分光 λ wire- grid TRIPOL {g r i } CCD- g CCD- i Image X 3- color X PolarizaZon CCD- r 神戸大学 CPS 7

8 3 色撮像偏光 :TRIPOL 方向 θ ó 焦点 f: θ =>(x:y) Spectrum λ ó 色 - 分解分光 band 多層膜干渉偏光 σ ó [ 複屈折 + 格子 ] 撮像 3 色偏光性能 ( 限界等級測光安定性偏光精度 ) 17 mag <0.02mag <0.3% 神戸大学 CPS 8

9 方向 =direczon スペクトル =specrum ( エネルギー / 運動量 ) かたより =polarizazon θ λ σ I(ϑ : t) I(λ : t) I(σ : t) ==> I(ϑ λ σ : t) フォトンのすべてを時系列として測定する神戸大学 CPS 9

10 汎用さ 3色温度 SED スペクトル [g- r] λ1 λ2 λ3 C- C λ [r] C- M [r- i] [r- i] 偏光非温度 [Pg Pr Pi ] 1. 散乱反射青空水面雪氷面惑星面星形成/進化ー 2. 吸収偏光グラス星間偏光ダイクロイズム 3 放射放射光 SOR かに星雲活動銀河核 GRB? 神戸大学CPS 10

Combina6on of {g r i } {r- [g- r] } and { [r- i]- [g- r] } SED {g r

Scauering/ReflecZon p 50% P (2)Dichroism (%) P (%) (3)Synchrotron g

11 Combina6on of {g r i } {r- [g- r] } and { [r- i]- [g- r] } SED {g r i } CMD {r- [g- r] } CCD { [r- i]- [g- r] } I(λ) g' r I nm いかに汎用か >λ I(λ) r High T [g- r] giant Low T [g- r] 0 0 [r- i] Wavelength- dependence P(λ) {P(g ) P(r ) P(i )} P (%) (1) Scauering/ReflecZon p 50% P (2)Dichroism (%) P (%) (3)Synchrotron g r i μm p 30% p 5% g r i λ g r i λ λ μm μm 神戸大学 CPS 11

12 ﬂat and thin Op6cs 4つの素子薄いガラス板 ①②③④を順に差込む ①Wave- plate ③Dichroic Mirrors DM2 DM1 ② Wire- grid ④Bandpass Filters g r i 神戸大学CPS 12

Transmission/RelecZon 東海光学 4Bandpass filters カラーフィルタ Transmission g z

13 1Wave- plate= 波長板 phase- retardence red rotazon- angle blue 2Wire- grid= 偏光格子 contrast 光学素子波長特性光学技研 EDMONDS 3Dichroic mirrors 色分岐 Transmission/RelecZon 東海光学 4Bandpass filters カラーフィルタ Transmission g z r i 朝日分光 5CCD 量子効率 Quantum efficiency 400nm nm 神戸大学 CPS ~50% SBIG 13

14 TRIPOL-1,-2 の設計試作 2010 評価 2011~ /01~02 岐阜安八 70cm望遠鏡 2011/ / /07~ 台湾鹿林 1m望遠鏡神戸大学CPS 2011/10 南アフリカ 75cm望遠鏡 14

15 e- 1.00E+07 CCD ST- 9 pixes size: 20μm, pixels quantum effciency: 0.3~0.6 full well: 150,000, Read noise: 15e- /sample dark current: 4e - /s =>SN~300 for point source with m r 15 mag = Δp~0.3% in 60 sec SN ~ 10 for point source with m r 17 mag in 60 sec S/N razo with IntegraZon Zme N e 1.00E E ,000e - for 15 mag 1.00E+04 dark 1.00E E E E IntegraZon Zme (sec) 60 s t(s) 1.00E- 01 信号 : S :N 1. 暗電流 2. 読み出し 3. 夜光 4. ショット (* photon number N= N 0 x (CollecZng Area) X (band- width) X (Efficiencies) 神戸大学 CPS 15

16 Triple Range Imager and POLarimeter 手軽で安定な装置ながら i) 限界等級 17 ΔT~60s [S/N] 10 ii) 測光安定性 0.01mag/hour rms iii) 偏光精度 <0.3% 神戸大学 CPS 16

17 測光 ( 撮像 ) 限界等級 S/N TRIPOL の評価 g 等級 SAAO75cm 望遠鏡 [S/N~10] 60sec Field = MCT2019 g ~17.2 等 r ~17.1 等 i ~16.5 等 g ~17.2 S/N S/N r i 等級 r ~17.1 等級 i ~16.5 神戸大学 CPS 17

18 安定性 - 長時間 ( 2 時間 ) R 2 R R * - R 1 2 時間神戸大学 CPS 18

19 Simultaneous Six-color photometry of EC2117 with TRIPOL on SAAO 75cm + SIRIUS on IRSF 1.4m 2 時間 g r i J/H/Ks 3 h 40 m 神戸大学 CPS 19

偏光キャリブレーション台湾鹿林天文台 1m 望遠鏡ゼロ % 偏光標準星 HD212311 BD+28_421

20 偏光キャリブレーション台湾鹿林天文台 1m 望遠鏡ゼロ % 偏光標準星 HD BD+28_421 BD+32_373 強い偏光標準星 Hiltner 960 VI Cyg #12 HD HD 神戸大学 CPS 20

21 偏光キャリブレーション鹿林天文台 1m 望遠鏡 I. ゼロ偏光標準星 P(V) g r i HD % q/u=>p±δp θ±δθ q/u=>p±δp θ±δθ q/u=>p±δp θ±δθ BD % P±ΔP θ±δθ P±ΔP θ±δθ P±ΔP θ±δθ BD % P±ΔP θ±δθ P±ΔP θ±δθ P±ΔP θ±δθ 平均 0.3±0.2% 0.4±0.2% 0.3±0.2% < 0.2% instrumental ~10 秒積分神戸大学 CPS 21

22 II. 強い偏光標準星 g r i 1) Hiltner ±0.21% ±0.11% ** 4.49±0.14% % % % 54 2) HD ±0.08% ±0.04% ±0.03% % % % 103 3) VI Cyg# ±0.05% 8.98±0.06% 7.88±0.05% 4) HD % % % 103 Schmidt et al s. data (1992) at V, R, and I- bands, V R I Hiltner % % % 54 HD % % % 103 神戸大学 CPS 22

Pg Pr Pi 2011. V374 Cep 4.79±0.04% (77 ) 4.87±0.03% (81 ) 4.72±0.05% (74 ) 8.17 BD+55 2693 2.63±0.04% (- 9 ) 2.29±0.06% (- 7 ) 2.15±0.11% (- 2 ) 8.

17 BD+56 563 3.89±0.01% (66 ) 3.80±0.01% (69 ) 3.24±0.05% (74 ) 8.17 V2028 Cyg 3.16±0.09% (3 ) 2.85±0.04% (* ) 1.98±0.05% (11 ) 8.17 T Tau 0.70±0.

09% (* ) 4.10±0.10% (28 ) 8.17 HL Tau 13.10±0.32% (81 ) 13.78±0.14% (85 ) 13.49±0.16% (* ) 8.17 T Tauri Stars PDS 581 14.01±0.26% (- 4 ) 15.28±0.

23 Pg Pr Pi V374 Cep 4.79±0.04% (77 ) 4.87±0.03% (81 ) 4.72±0.05% (74 ) 8.17 BD ±0.04% (- 9 ) 2.29±0.06% (- 7 ) 2.15±0.11% (- 2 ) 8.17 V1578 Cyg 0.67±0.05% (- 1 ) 0.35±0.04% (4 ) 0.38±0.10% (7 ) 8.17 Be Stars BD ±0.02% (- 33 ) 2.46±0.01% (- 27 ) 2.70±0.02% (- 26 ) 8.17 BD ±0.01% (66 ) 3.80±0.01% (69 ) 3.24±0.05% (74 ) 8.17 V2028 Cyg 3.16±0.09% (3 ) 2.85±0.04% (* ) 1.98±0.05% (11 ) 8.17 T Tau 0.70±0.14% (22 ) 0.63±0.06% (28 ) 0.78±0.06% (37 ) 8.17 DG Tau 5.90±0.34% (17 ) 5.07±0.13% (- 87 ) 5.45±0.14% (- 84 ) 8.17 GM Cep 5.61±0.19% (18 ) 5.03±0.09% (* ) 4.10±0.10% (28 ) 8.17 HL Tau 13.10±0.32% (81 ) 13.78±0.14% (85 ) 13.49±0.16% (* ) 8.17 T Tauri Stars PDS ±0.26% (- 4 ) 15.28±0.14% (- 4 ) 15.97±0.27% (0 ) 8.17 Post AGB BL Lac 9.02±0.13% (- 23 ) 7.77±0.04% (- 19 ) 7.81±0.04% (- 15 ) ±0.59% (- 45 ) 10.60±0.25% (- 42 ) 11.16±0.21% (- 37 ) 8.18 Blazar 神戸大学 CPS 23

24 3 色撮像温度 SED( スペクトル ) 偏光 [P g P r P i ] 1. Scauering 散乱 ( 反射 ) 2. AbsorpZon 選択吸収 3. Emission 制動放射細長い微粒子ダイクロイック吸収 dichroic absorpzon E a 神戸大学 CPS 24

25 偏光 - ii) Dichroism : 2 色性 1946 Chandrasekhar 1949 Hiltner and Hall 色との相関 Serkowsky(1975) interstellar polarization 銀河面にほぼ平行 Mathewson & Ford(1970) サイズ a~0.1μm λ Pmax ~0.55μm 非等方断面積 / 表面積が広い黒い質量が大きい ( 小さい ) 重元素星惑星形成生命誕生 Davis-Greenstein 整列機構銀河磁場 => 星間磁場 => 星形成領域幾何学神戸大学 CPS 25

26 偏光度 % x λ max 0.55μm: 赤紫外外 λ 1μm: λ~0.5μm: λ~0.3μm: λ max /λ 断面積 Q ΔQ (x8) n = i λ max X = 2πa λ p = A A =1.086N d σ(q Q ) λ max = 2πa(n 1) a ~ (1.5 1) ~ 0.2µm 26

27 微粒子の大きさ a について星間微粒子 interstellar grain サイズ a 0.1 μm 細長 a x b 減光 1) 赤化 (reddening) 2) 偏光 (polarizazon) <a> 0.1μm λp max 0.55μm 2πa λ ~ 1 色感覚 400 波長 700 神戸大学 CPS 27

28 λp max 0.55μm è 0.8 μm 最大波長が存在するか? これまでのところ 0.8μm è 最大サイズ a max 有りや無しや? A. ダストは成長する X 印をつけた方は下の問いへ B. ダストは成長しない a max ~ 2.5μm 成長しない理由 a. 原料 TRIPOL ( 重元素 ) が不足 (Pg Pr Pi ) b. 体積 :V a小口径望遠鏡 3 でサイズは増えにくい c. 放射圧で吹き飛ばされる d. 化学結合が飽和暗黒星雲の偏光掃天 e 波長 λ 依存最大偏光 p max :@λ ベクトル方向磁場構造神戸大学 CPS 28

29 これで一応終わり神戸大学 CPS 29

30 TRIPOL #1 TRIPOL 展開安八 ( 岐阜 ) TRIPOL #2 NCU( 台湾 ) è TRIPOL #1 SAAO 75cm è 色同時 #4 {[g r i]+j}+k 鹿児島大学 è?? 広視野 i- 偏光 (S/P 波同時 ) 色カメラ g r i /J H Ks 2012 偏光分光 R~100 λ 1 λ 2 0.4~1.6μm 神戸大学 CPS 30

31 星間偏光空間分布銀河磁場 1970 Mathewson& Ford 3000 個の星々口径 60cm 専用望遠鏡はくちょう領域天の川中心オリオン領域神戸大学 CPS 31

32 展開安八 : 岐阜 0.7m F10 è f=7m 0.57 /pixel(=20μm) Lulin: 鹿林 1.0m F8 è f=8m 0.50 /pixel Sobaeksan 0.6m F16 è f=9.6m 0.42 /pixel SAAO 0.75m F15 è f=11.25m 0.35 /pixel 神戸大学 CPS 32

33 次世代富める人にも貧しい人にもー偏りなく何よりも熱意とタイミング形の大小を問わず望遠鏡とよい観測装置 TRISPEC 1 億 ( 3 億 ) TRIPOL 400 万 TRI- CAM 200 万 POLAROID デジタルカメラ 5 万神戸大学 CPS

34 test run of polarizazon on Feb. 15,16 M1 Crab nebula PolarizaZon preliminary g r i Intensity PolarizaZon 神戸大学 CPS 34

35 OpZcal layout and the spots in case of D=1m:F=10 Why simple 4/4 g λ 475nm r λ 620nm 180μm 100μm i λ 760nm ~1pixel=20μm ~1 =50μm seeing 神戸大学 CPS 35

36 How so versa6le=powerful? Why versatile 1/2 3- color Imagery {g r i } 1) Spectral Energy DistribuZon SED 2) Color- Magnitude Diagram CM- D 3) Color- Color Diagram CC- D 3- color Polarimetry {P(g ) P(r ) P(i )} P(λ) wavelength- dependence of polariza6on 1) Synchrotron Emission i. Super Novae, ii. AcZve GalacZc Nuclei(Blazar), iii. GRB 2) Scauering/reflecZon *Rayleigh *Mie(metallic) *Thomson i. Planets ii. Environment around Star- formazon/- death iii. Disks 3) Dichroic ExZncZon i. DirecZon of MagneZc Field GalacZc MagneZc Fields, Dark Cloud ii. Wavelength- dependence grain size/growth a ~0.1μm 神戸大学 CPS 36

37 神戸大学CPS 37

38 For calibrazon at Lulin 1m telescope, We measured four high polarized standard stars (Hiltner 960, VI Cyg#12, HD155197, HD204827) and three zero polarized standard stars (BD , BD+32373, HD ). DATA are from Bo- He (NCU) s analysis; High- polarized g r i Hiltner ±0.21% 6 5.4±0.11% 6 4.5±0.14% 11 * VI Cyg# ±0.05% 8.98±0.06% 7.88±0.05% HD ±0.08% ±0.04% ±0.03% 103 # HD % % % 103 For comparison with the Schmidt et al s. data (1992) at V, R, and I- bands, V R I Hiltner % % % 54 * HD % % % 103 # Zero- polarized As for instrumental polarizazon from measurements of non- polarized standard stars, on 11, 14, 15, 17 August g r i HD q/ u => P±ΔP θ±δθ q/ u => P±ΔP θ±δθ q/ u => P±ΔP θ±δθ BD+32373, BD as 0.3±0.2% 0.4±0.2% 0.3±0.2% 神戸大学 CPS 38

39 3 rd run for Standard PolarizaZon (Taiwan) July 15, 16 Status 4/4 high polarizazon zero polarizazon deteczon limit VI Cyg No.12 p(g )~9.5% p(r )~9.0% p(i )~7.8% BD /BD instrumental P ~1%! ~? mag for 60 sec integrazon => m r ~ 15 mag!! VI Cyg No.12 TRIPOL g r i UKIRT I J H K Wavelength (λ)

40 TRIPOL の発展 {g / r / i } Sp { / / } Spec Pol Line NB {g /[Hα]/i } NB {[OIII]/[Hα]/i } Spectral- Pol Pol {g /r /i } Line- Pol 神戸大学 CPS 40

Microsoft PowerPoint - Abe.ppt

Microsoft PowerPoint - Abe.ppt 日本の小惑星探査候補天体の地上観測安部正真西原説子北里宏平猿楽祐樹長谷川直観測の目的探査対象となりうる Itokawa より始原的な小惑星を探す (2543) Itokawa 小惑星探査機 HAYABUSA 次期小惑星探査計画では始原的タイプの小惑星でのサンプルリターンを目指す今まで探査機が訪れた小惑星小惑星のタイプスペクトルタイプ表面組成を反映している小惑星は隕石の故郷と考えられる