面分光ユニットSWIMS-IFUの開発とそれを用いた近傍LIRGの観測的研究

开发表面光谱装置 SWIMS-IFU 并利用它进行附近 LIRG 的观测研究

• 批准号: 20J21493
• 负责人: 櫛引 洸佑
• 金额: $ 1.98万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J21493/
• 关键词: 面分光; 近赤外線天文学; 超精密切削加工; 銀河形成進化

面分光は天体像を分解して並べなおすことで二次元の視野全体にわたる空間分解した分光情報を取得する観測手法である。本研究ではTAO6.5m望遠鏡の近赤外線観測装置SWIMSに面分光機能を追加するイメージスライサー型の面分光ユニットSWIMS-IFUの開発を進めてきた。2022年度は2022年3月に実施した国立天文台ハワイ観測所すばる望遠鏡での試験観測データによるSWIMS-IFUの性能評価を進めた。主に結像性能、効率、迷光の3点について詳細な評価を行った。結像性能はSWIMS-IFU内の二つの結像面について、どちらも設計とよく一致する結果が確認された。一方で効率は波長に応じて50-75%の値であったが、0.9-1.5umの波長範囲では期待される値とよく一致するのに対して、1.5-2.5umの範囲では期待される値の0.8-0.86倍という低い値となった。この原因は現状明らかになっておらず、各光学素子の効率測定など詳細な調査が必要となる。また、試験観測時には2.1umより長波長側に熱放射が原因と考えられる迷光が見られたが、光線追跡による解析を行い原因を明らかにし、対策を講じることで改善することに成功した。以上の評価からSWIMS-IFUはほぼ設計通りに完成したことが確認された。これは我々の超精密加工を活用した光学素子開発および精密組み上げの技術が複雑なイメージスライサー型の面分光ユニットを設計通りに開発できることを実証した重要な結果である。また、SWIMS-IFUの二度目の試験観測と初の科学観測が2022年12月に予定されていたが、マウナロア山の噴火という天災により有効なデータの取得ができなかった。今後はTAO6.5m望遠鏡での科学成果創出へ向けて、新たな面分光ユニットの開発を進めていく。

平面光谱是一种观察技术，它通过分解和重新排列的天文图像在整个二维视野中获取空间分辨的光谱信息。在这项研究中，我们一直在开发一个图像切片机型表面光谱单元游泳-IFU，该单元将表面光谱函数添加到近红外观察装置的游泳650万望远镜的近红外观察装置。在2022财年，我们在2022年3月进行的国家天文天文台夏威夷天文台的斯巴鲁望远镜上使用测试观察数据对游泳-IFU进行了性能评估。我们对三个主要要点进行了详细评估：成像性能，效率，效率和杂音。确认成像性能与游泳IFU中的两个成像表面的设计相匹配。另一方面，根据波长的不同，效率为50-75％，但在0.9-1.5um的波长范围内，它与预期值非常吻合，而在1.5-2.5um的范围内，其低至预期值的0.8-0.86倍。目前尚不清楚的原因，需要进行详细研究，例如测量每个光学元素的效率。此外，在测试观察过程中，在波长侧看到杂散的光超过2.1 um，这被认为是由热辐射引起的，但是通过通过射线追踪原因来分析原因，我们能够通过采取措施来改善结果。从上述评估中，可以确认游泳IFU几乎完全按照设计完成。这是证明我们用于开发光学元件和使用超精确加工组装的技术的重要结果，可以开发复杂的图像切片机型表面光谱单元，以便按设计精确地开发。此外，计划于2022年12月对游泳-IFU进行第二次测试观察和第一次科学观察，但是自然灾害，Maunaloa山的喷发阻止了收购有效的数据。将来，我们将继续开发新的表面光谱单元，为TAO 650万望远镜创建科学结果。

项目成果

近赤外線面分光ユニットSWIMS-IFU :光学素子の完成と実験室での組み上げ、性能評価

近红外表面光谱装置SWIMS-IFU：完成光学元件、实验室组装和性能评估

• 发表时间: 2021
• 作者: 櫛引洸佑 (東京大学);本原顕太郎(国立天文台,東京大学);尾崎忍夫(国立天文台);山形豊;細畠拓也;竹田真宏(理化学研究所);森田晋也(東京電機大学);大竹豊(東京大学);都築俊宏(国立天文台);高橋英則;小西真広;小山舜平;加藤夏子;陳諾;穂満星冴(東京大学)
• 通讯作者: 穂満星冴(東京大学)

近赤外線面分光ユニットSWIMS-IFUの開発とファーストライト観測

近红外表面光谱装置 SWIMS-IFU 的开发和首次光观测

• 发表时间: 2022
• 作者: 櫛引洸佑（東京大学）;尾崎忍夫（国立天文台）;竹田真宏;細畠拓也;山形豊（理研）;森田晋也（東京電機大学）;中川桂一;佐伯峻生;大竹豊（東京大学）;都築俊宏;三ツ井健司;沖田博文（国立天文台）;本原顕太郎（国立天文台;東京大学）;高橋英則;小西真広;小山舜平;小山舜平;陳諾;穂満星冴（東京大学）
• 通讯作者: 穂満星冴（東京大学）

Development status of a near-infrared integral field unit SWIMS-IFU

近红外一体化现场单元SWIMS-IFU的发展现状

• DOI: 10.1117/12.2627205
• 发表时间: 2022
• 期刊: Proceedings of the SPIE
• 作者: Kushibiki Kosuke;Ozaki Shinobu;Takeda Masahiro;Hosobata Takuya;Yamagata Yutaka;Morita Shinya;Nakagawa Keiichi;Saiki Takao;Ohtake Yutaka;Tsuzuki Toshihiro;Mitsui Kenji;Okita Hirofumi;Motohara Kentaro;Takahashi Hidenori;Konishi Masahiro;Kato Natsuko M.;Koya
• 通讯作者: Koya

Diamond machining of two-in-one optical element including slice mirror array for near-infrared integral-field spectrograph

近红外积分场光谱仪用切片镜阵列二合一光学元件的金刚石加工

• DOI: 10.1117/12.2625703
• 发表时间: 2022
• 期刊: Proceedings of the SPIE
• 作者: Takeda Masahiro;Kushibiki Kousuke;Hosobata Takuya;Yamagata Yutaka;Morita Shin-ya;Saiki Takao;Nakagawa Keiichi;Ohtake Yutaka;Motohara Kentaro;Ozaki Shinobu;Tsuzuki Toshihiro;Takahashi Hidenori;Konishi Masahiro
• 通讯作者: Konishi Masahiro

近傍LIRGの近赤外線複数輝線から探る銀河相互作用の影響

从附近 LIRG 的多条近红外发射线探索星系相互作用的影响

• 发表时间: 2020
• 作者: 櫛引洸佑 (東京大学); 本原顕太郎 (国立天文台;東京大学);小西真広;高橋英則;加藤夏子;寺尾恭範;中村洋貴;陳諾 (東京大学);沖田博文;越田進太郎;小山佑世;田中壱 (国立天文台ハワイ観測所);吉井譲 (東京大学;アリゾナ大学)
• 通讯作者: アリゾナ大学)