ガンマ線バースト観測の将来 計画 gundam pathfinder
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ガンマ線バースト観測の将来 計画 GUNDAM PATHFINDER. その他の将来計画について . 米徳大輔、村上敏夫 (金沢大学 ). GRB Cosmology Project GUNDAM Project. GCOE 「ガンマ線バーストによるダークな宇宙の観測に向けたワークショップ」 (2010/08/26-27). z = 0. 宇宙 の誕生と進化. z = 10. z = 20. z = 1089. 赤方偏移 z > 10 の頃は、 ■ 第一世代星の誕生 ■ 宇宙再電離 ■ 重元素合成 - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
ガンマ線バースト観測の将来計画GUNDAM PATHFINDER
米徳大輔、村上敏夫 (金沢大学)
GCOE 「ガンマ線バーストによるダークな宇宙の観測に向けたワークショップ」 (2010/08/26-27)
その他の将来計画について
GRB Cosmology ProjectGUNDAM Project
z = 10z = 0
z = 20z = 1089
宇宙の誕生と進化
赤方偏移 z > 10 の頃は、■ 第一世代星の誕生■ 宇宙再電離■ 重元素合成■ 最初のブラックホールが誕生
GRB で狙う領域これまでの
観測成果
宇宙の基盤が作られた重要な時期だが、未だ観測されていない
ダークエネルギーの性質を知るにはΩΛ の時間変化が重要
将来の Type Ia SNe 観測でもz ~ 2 程度までと考えられる。
ΩΛ の時間変化を扱えるのは、GRB が唯一のツール
ダークエネルギーIa 型超新星
筒井さんの講演
観測帯域: 30 – 950 GHz空間分解能: 0.01 5 秒角 (AO)視野 : 15 分角程度
観測帯域: 30 – 950 GHz空間分解能: 0.01 – 0.1 秒角視野 : 20 秒角程度
望遠鏡 : 3.5m観測帯域: 5 – 200 μm視野 : 4 分角程度
望遠鏡 : 6.5m観測帯域: 0.6 – 27 μm視野 : 4 分角程度
JWST (2014)
SPICA ( ~ 2020)
TMT ( ~ 2020) ALMA (2012)
諸外国の GRB 計画
SVOM
ÉCLAIR4 – 250 keV80 x 80 CdTe (1024 cm2)10 arcmin の方向決定
GRM 2 台50 keV – 5 MeV280cm2NaI/CsI phoswitch
XIAO (X-ray telescope)0.5 – 2.0 keV
VT40cm 程度 ?21’ x 21’ (2k x 2k CCD)23 Mv (300sec exposure)
地上にも広視野望遠鏡を配置 (8000 deg2)
2013 - 2014
JANUS
NIRT50cm 可視光/近赤外線望遠鏡0.36deg2140--150K MCT detector, room mirrorJ = 20mag (Vega) with R=14 (4sigma)
XCAT1 ~ 20 keV4str の視野 (10cm2 for 4str/10)コーデッドマスク+ CMOS センサー
Phase-A セレクション: June, 2011Mission セレクション: June, 2012(2016 年打ち上げ目標 )
High Energy Spectrometer学生が主体となった開発~ 5MeV のスペクトル測定( Fermi-GBM に類似 )
0.1 – 10 keV
0.3 – 0.52 μm0.52 – 0.9 μm0.9 – 1.38 μm1.38 – 2.2 μm
300 秒後に0.3” x 4” slit 分光R=3000: AB < 19mag (2ksec)R=30: AB = 22mag (300sec)
1.1m 望遠鏡 4’x4’ の視野
4.5m2
5 – 600 keV0.6mm CZT90°x 70° 視野2.4’ の分解能20” の方向決定
100 秒後に SXI で観測2” 以内の方向決定
EXIST6 トン , 2.8kW
NASADecadal Survey 2010
1. WFIRST近赤外線広視野サーベイ
2. Explorer Program中小型衛星計画MIDEX 2 機、 SMEX 2 機、4 機の Missions of OpportunityJANUS は今年 12 月に提案来年 6 月に採択の可否 ( 予定 )
3. LISAスペース重力波アンテナ
4. IXO超大型 X 線天文台
EXIST は選ばれなかった
WFIRST
■ ダークエネルギー BAO, Type Ia SNe, Weak Lensing■ 系外惑星 マイクロレンズ効果■ 広視野近赤外線サーベイ 遠方銀河の検出
これら3種類の計画を統合したミッション。デザインは JDEM-Omega を採用。 2013 年開始、 2020 年打ち上げ。
1.5m 望遠鏡 , 144Mpix HgCdTe,回折限界 0.2”, L2 ポイント
日本の WISH 計画と非常に良く似ている。
GUNDAMGamma-ray burst for UNravelling Dark Ages Mission
PATHFINDER米徳大輔 , 村上敏夫 ( 金沢大学 ), 谷森達 , 黒澤俊介 ( 京都大学 ),沖田博文 ( 東北大学 ), 郡司修一 ( 山形大学 ),筒井亮 , 中村卓史 , 井上進 ( 京都大学 ), 戸谷友則 ( 京都大学 )高橋慶太郎 ( 名古屋大学 ),井岡邦仁 , 水田晃 , 川中宣太 (KEK)中島正裕 ( 東京大学 ),松浦周二 , 坂井真一郎 (ISAS/JAXA)
小型科学衛星シリーズ(3号機は ~ 2016 年打ち上げ )
■ バス 200kg + ミッション 200kg
■ 95cm x 95cm プラットホーム
1号機: SPRINT-A (惑星光学観測 )2号機: ERG (ジオスペース探査 )3号機: これから
ワーキンググループの登録
GUNDAM – PATHFINDER ・ GRB 検出器 + 45cm 可視光/近赤外線望遠鏡・ サブ MeV ~ MeV 帯域のガンマ線全天サーベイ
電子追跡型コンプトンカメラ80cm x 40cm
X 線コーデッドマスク検出器(オプション )
45cm 望遠鏡 可視光 400 – 1000 nm 近赤外線 1.0 – 1.7μm
95 cm
95 c
m電子追跡型
コンプトンカメラ40 c
m
80 cm
~ 45cm 望遠鏡 可視/近赤外カメラ
OPT : 0.5 – 1.0 μm (Low-R Grism)NIR : 1.0 – 1.7 μm
(z = 3.1 – 7.2)
(z = 7.2 – 13.0)
X線コーデッドマスクイメージング検出器 (オプション )
(もしくはコーデッドマスク検出器)
α
400mm
MAPMT orAPD or MPPC
CdTe array
Pb or W Coded mask
Trigger &Spectrometer
電子追跡型コンプトンカメラ100keV ~ 10MeV 程度の帯域GRB の方向決定、イメージ&レートトリガー 外周のシンチレータでスペクトル測定
( 谷森さん、黒澤さんの講演 ( このあと )
コーデッドマスク+半導体アレイ数 keV ~ 100keV 程度の帯域光子が多いのでトリガーには有利か?他にガンマ線スペクトロメータが必要
Ray from Telescope
NIR Camera(0.8 – 1.7 um)Optical – Long λ
Optical – Short λ
宇宙研屋上望遠鏡
近赤外線カメラ+
可視光 CCD 2 台
南極 2m 望遠鏡を製作している沖田さん ( 東北大、市川研 ) らの技術と経験
黄道光
副鏡 スパイダー
主鏡
沖田さん講演 (明日: 2010/08/27)
口径 45cm, HgCdTe 2k x 2k, 0.5arcsec/pixel ( 視野 17’ x 17’)2μm 程度までなら望遠鏡の冷却は必要ないだろう
観測帯域
OPT : 0.5 – 1.0 μmNIR1: 1.0 – 1.5 μmNIR2: 1.5 – 2.2 μm
沖田さん講演 (明日: 2010/08/27)
10 分露光で 22 等級 (AB) = 21 等級 (Vega)
過去に近赤外線で観測された GRB イベント
Time [Day]
Mag
nitu
de (V
ega)
Spitzer 3.6um
GRONDUpper limitJ,H,K
GROND2.2m : J,H,K
GeminiJ, H
UKIRTK
Okayama1.88m : J
Time [Day]
Mag
nitu
de (V
ega)
J-band
H-band K-band
z = 7 ~ 8 程度の予想等級
090423(z = 8.3)
3 時間
23
15 分
21
2011 年 6 月JANUS は採択されたか?
まとめ と 提案
NO YES
すぐに小型衛星計画GUNDAM PATHFINDER ワーキンググループを立ち上げる。小型 3号機または 4 号機で、
世界に先駆けてGRB + 赤外線望遠鏡を実現
JANUS は2016 ~ 17 年
とにかく小型衛星計画GUNDAM PATHFINDER ワーキンググループを立ち上げる。JANUS の頃にはTMT も SPICA も未完成。2020 年頃の実現を目指す
■ GRB による赤方偏移 z>10 への挑戦 ■ MeV ガンマ線全天探査
■ 地上大型望遠鏡との連携で宇宙再電離の観測 ■ GRB 宇宙論の高精度化とダークエネルギーの時間変化の測定