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1 超広視野初期宇宙探査衛星計画

2 なぜ 今 日本に WISH 計画が必要か 1 すばる望遠鏡の大きな成果である広視野深撮像による 高赤方偏移銀河探査を 次の段階へと発展させる 2 HSC / PFS に続く精密宇宙論と暗黒エネルギーの研究に 道を拓く 3 太陽系から銀河まで 様々な分野で 世界をリードする基礎データを供給する 4 TMT/ ALMA への研究ターゲット供給 すばるとの相補性 5 TMT の次 への20年の基礎づくり 光赤外のスペースへ の展開の基礎を作る 6 SPICA 計画にも発展性を持つスペースミッション計画 自立 自律 的な研究の発展

3 Wide-field Imaging Surveyor for High-redshift 超広視野初期宇宙探査衛星計画 On behalf of JAXA/ISAS WISH Working Group

4 JAXA 宇宙科学プログラムパンフレット LiteBird Solar-C SPICA WISH WISH : JAXA/ISAS 理学委員会下の WISH Working Group として次期の 戦略的中型 ミッション公募への応募を予定 (Pre-Phase A)

5 WISH 計画の科学目的 1 宇宙最初期の銀河形成 主目的 銀河宇宙史 最後のフロンティア 宇宙再電離を跨ぐ初期銀河形成 2 Ia型超新星による宇宙の加速膨張史 高精度観測による精密宇宙論 超新星発生頻度 3 次世代の近赤外線撮像サーベイ 様々な分野で新たな天文学研究を開拓 これまでにない 深さ 広視野の観測

6 WISH 計画 概要 口径 1.5m の宇宙望遠鏡 ( 衛星全体で ~1.4t) 波長 1 5μm ( 近赤外線 K 放射冷却 ) 広視野 850 平方分角 (0.155 /pix, 128Mpix) SE L2 軌道 運用 5 年間 JAXA 宇宙科学研究所理学委員会において WISH ワーキンググループ 2008 年 9 月 ~ 2020 年頃までの打上を目指す

7 WISH = 広視野サーベイ専用 WISH による基本サーベイ計画 ( 全観測時間の 80% 計画を最適化 ) Ultra Deep Survey (UDS) Depth (5σ,Pole) (AB mag) Area フィルタ中心波長 deg 2 1.0, 1.4,1.8, 2.3, 3.0 μm + Filter 5 (4.0μm) deg 2 4.0μm Ultra Wide Survey (UWS) deg 2 1.4, 1.8, 2.3μm Extreme Survey deg 2 1.0, 1.4, 1.8μm UDS 1500days (with 50% overhead) UWS days Filter5 150 days ExS 20 days/fov Nominal Five Years

8 WISH 計画 概要 20% の観測時間 (~1 年 ) Narrow Band Survey ( フィルタスロット max 5) 分光観測 ( オプション WISHSpec / 広視野グリズム ) 銀河面 Campaign 散開星団 / 変光天体 バルジ Campaign 位置天文観測 JASMINE 計画との協力 Transit 系外惑星 Campaign 重力レンズ系外惑星 Campaign 太陽系小天体氷探査 Campaign

9 Size: (HII A) 4/4D LC 下段 Mass: ~ 1.4t

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11 2013 年 12 月 WISH Science Workshop 国外からの参加者も多く 全体で約 60 名が参加

12 なぜ 今 日本に WISH 計画が必要か 1 すばる望遠鏡の大きな成果である広視野深撮像による 高赤方偏移銀河探査を 次の段階へと発展させる 2 HSC / PFS に続く精密宇宙論と暗黒エネルギーの研究に 道を拓く 3 太陽系から銀河まで 様々な分野で 世界をリードする基礎データを供給する 4 TMT/ ALMA への研究ターゲット供給 すばるとの相補性 5 TMT の次 への20年の基礎づくり 光赤外のスペースへ の展開の基礎を作る 6 SPICA 計画にも発展性を持つスペースミッション計画 自立 自律 的な研究の発展

13 日本の天文学大型計画における WISH の位置づけ TMT すばる 近赤外広視野 深撮像 高赤方偏移へ 強い親和性 相補性 あかり 大口径 高解像度 高感度 WISH

14 Feasibility Matching ( 例 ) z=11 12 の銀河を WISH で見つけて TMT で分光する WISH 撮像 Ultra Deep Survey (100deg 2, 28AB, 1 4um 各バンド 時間積分 ) 近赤外多色測光により z~11 12 銀河を同定 z=11 12 銀河に期待される光度期待される検出個数 TMT IRIS 分光感度 0.1 aperture AO 観測連続光 H band 5 時間積分 S/N= AB (R~4000 波長単位 ) Wright et l aperture / point source 0.05 /pix ( 最も粗い ) 夜光平均背景光 ~26.5AB 等級 ~27AB 等級 ~5 個 / 平方度 ~20 個 / 平方度 (z=6 8 の光度進化を外挿 )

15 WISH と TMT 分光 TMT 1h 分光感度 ( 夜光輝線の間 ) R~ mas aperture 1h R~400 AB~28 S/N~3 200mas aperture 10h, R~400 AB~28 S/N~3 TY

16 Hubble μm Spitzer IRAC 3 10μm 特に3.6 & 4.5μm バンド Akari IRC NIR 2 5μm

17 WISH 1 5μm Euclid μm 可視広視野撮像分光 近赤外測光 精密宇宙論 暗黒エネルギー 広視野 0.2 程度のサイズの 天体の測光サーベイ スピードは WISH が JWST の2倍 WFIRST 0.6 2μm (option 2.4μm)

18 WISH 100 平方度観測で得られるサンプル数は WFIRST 2.4m 2000 平方度の観測で得られる銀河の約 倍 WISH :differential Euclid は 26mag(5σ) 40deg^2 (X1/50) WFIRST 広視野観測をおおまかに模した場合の計算の図で 実際の予想値は緑と灰色の中間程度 WFIRST SDT report より WISH dm/dz= /9/9 18

19 WISH と ALMA Dust rich galaxy at z=6.3 Herschel で候補検出 0.24deg 2 ~10 7 ~ 8 Mpc 3 Low metal, low dust galaxy at z=6.6 ALMA ダスト連続光未検出 ALMA CII 輝線未検出 Riechers et al Ouchi et al.2013

20 WISH と SKA Spatial HI / 銀河の相関は構造形成再電離トポロジーを分離するのに必要 Simulation HI 21cm Brightness Iliev et al.2012

21 WISH and CCAT High Redshift Galaxy Evolution with CCAT (Scott Chapman, on behalf of CCAT team) 12/01/13

22 WISH と日本の光赤外スペース将来計画 WISH からの期待 相補性 親和性 波長 1 5μm 帯での観測 近赤外位置天文観測の可能性 近赤外広視野モニタ観測の可能性 宇宙再電離源と赤外宇宙背景放射 ダスト吸収をうけた天体の検出 L2での極低温ミッションへのステップ

23 JAXA/ISAS 次期戦略的中型計画公募 今年度内に行われる予定

24 WISH Working Group 山田亨 ( 主査 東北大 ) 岩田生 矢部清人 田中賢幸 柏川伸成 児玉忠恭 小宮山裕 中屋秀彦 ( 国立天文台 ) 松原英雄 和田武彦 杉田寛之 佐藤洋一 岡本篤 安藤麻紀子 (JAXA) 利川潤 ( 総研大 ) 馬渡健 ( 東北大 ) 井上昭雄 ( 大阪産業大 ) 河合誠之 ( 東工大 ) 太田耕司 ( 京都大 ) 諸隈智貴 久保真理子 鈴木尚孝 東谷千比呂 土居守 安田直樹 筒井亮 ( 東京大 ) 大藪進喜 ( 名古屋大 ) 米徳大輔 ( 金沢大 ) 後藤友嗣 (DARK) 池田優二 ( フォトコーディング ) 岩村哲 ( エム アール ジェイ ) 定例 WISH 検討会毎月 WISH 技術検討会随時 WISH サイエンスワークショップ 年 1 2 回 2014/9/9 24

25 WISH 観測波長帯と広帯域フィルタ WISH ハッブル 6 枚の WISH フィルタ

26 2013 年度の開発検討 要素 現状 課題 / 補足 光学系基本レイアウト 3 枚非球面鏡 M1:1.5m 軽量鏡 ( 静的 ) 公差解析 ゴースト評価/ バッフル基本案 グリズム分光系検討( オプション ) 最適化のための光学系改訂 望遠鏡構造 主鏡保持機構 CFRP トラス構造基本案 CFRP 構造部材 低温物性 吸湿測定 予備的構造解析 主要部材 ( 鏡材 INVAR 接着剤 ) 低温物性 主鏡概念設計 コーティング影響解析 主鏡接合部概念検討 クランプ機構概念検討 成立性解析試験モデル試作 CFRP パッド接着方式の検討強度評価 / 低温変形解析 / 試験 望遠鏡構造接合部概念検討 Cold Stop 位置焦点面コンフィギュレーション 望遠鏡システム設計コスト評価 常温試験 冷却光学試験へ

27 要素 現状 課題 / 補足 焦点面検出器 HAWAII 2(HgCdTe, Teledyne 社 ) + SIDECAR/ASIC (JWSTなど TRL9) 国際協力での試験 調達を検討 パッケージ検討開始 常温部駆動回路 フィルタ交換機構 フリップ式機構策定 ( 焦点面 4 分割 3 段式 ) 1 ユニット試作振動試験 (OK) 冷却耐久試験 (10 万回駆動 ) ゴースト解析 宇宙用真空極低温駆動モータ評価 低温モータ耐久試験 ( 継続中 ) 赤外フィルタ 試作 試験( 冷却 放射線 ) 国内 A 社 コンタミによる吸収 熱解析 設計 基本構造案に基づく予備的熱解析望遠鏡構造部 ( 目標 K) 検出器ラジエータ部 ( 目標 40K) サンシールド (SPICA) 検出器ラジエータ データ生成量 通信量 基本的運用プランに基づくデータ生成量評価 データ伝送に必要な通信回線の検討 国際協力での地上局も検討 Ka バンド ISAS 臼田新受信局にむけて

28 要素現状課題 / 補足 衛星システムシステム設計衛星システム電源系サブシステム衛星システム信号処理系 衛星システム通信系サブシステム 成熟した技術を用いた成立性が高い衛星システムの検討 技術成熟度の高い電源系サブシステムの検討 (TRL8 9) 技術成熟度の高い基本信号処理系サブシステムの検討 (TRL3 TRL7@phaseA) データ圧縮 / 圧縮を行う場合に必要な信号処理能力の検討 技術成熟度の高い基本通信系サブシステムの検討 S/X バンド (TRL8 9) Ka バンドによる通信系の検討 ASTRO H 等で開発中 圧縮を行う場合には FPGA の導入が不可欠 Ka バンド地上局の検討 衛星システム姿勢制御系サブシステム 衛星システム二次推進系サブシステム 技術成熟度の高い姿勢系サブシステムの検討 (TRL9 恒星センサ TRL6) 焦点面ガイドサイエンス検出器部分読出によるガイド 技術成熟度の高い推進系サブシステムの検討 (TRL9) ASTRO H 恒星センサ ガイド制御系検討

29 要素 現状 課題 / 補足 衛星システム 簡易構造解析を実施 構造系サブシステム 衛星システム熱制御系サブシステム 2014 年度 技術成熟度の高い熱制御系サブシステムの検討 (TRL9) ミッション部含む熱解析との整合性 主鏡保持機構 ( 部分モデル ) の試験メーカ常温試験 解析 輸送 WISH チーム冷却光学試験 焦点面構造案の具体化検出器パッケージ概念設計 焦点面構造概念 低温モータ試験 ( 継続 ) 熱解析 試験計画立案

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