miniTAO 1.0m用赤外可視同時
撮像カメラANIR
本原顕太郎（東京大学天文学教育研究センター）
他TAOプロジェクトチーム
TAO Project
 TAO : The University of Tokyo Atacama Observatory
 A 6.5m IR/Optical telescope
 At the highest site on the world (18500ft)
 Led by Institute of Astronomy,
University of Tokyo
Co. Chajnantor




One of the peaks at the Chajnantor plateau
At the northern edge of ALMA concession
Altitude of 5640m (18500ft)
S 20deg/W 30deg




Good Conditions
Very low water vapor (PWV~0.5mm@25%tile)
High transmittance in the infrared
Good seeing (~0.7” @optical)
Excellent weather(~90% clear fraction)
continuous
window in
the NIR
PWV=0.5mm
New windows
at 30 um
PWV=1mm
PWV=5mm
ATRAN simulation
Existing Facility : miniTAO 1.0m
 A pathfinder telescope




R-C Cassegrain telescope
Focal ratio F/12.0
FOV φ10 arcmin
Two facility instruments
 near-infrared camera ANIR
 mid-infrared camera MAX38
Installed at the summit in 2009
Now Seen in Google Earth,
in Wikipedia,
http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_highest_astronomical_observatories
… and Certified as Guinness World Record
ANIR : Atacama Near InfraRed Camera
 HAWAII-2 array : 1 quadrant (1k x 1k)
 0.9-2.5mm
 YJHKs
 N128(Pa𝛽) , N1875(Pa𝛼), N191(Pa𝛼-off), N207
 0.31”/pix, 5’x5’FOV Simple Imager
 RON~20e- rms
 Target Science
 Paa Narrow-band Imaging Survey
: Dust Enshrouded Emission Line Region
 GRB, SNe Follow-up
試験観測＠かなた
 2008.02.18-02.29
 検出器はMUX
 フィルターボックスなし
 2009.01.19-01.31
 ファーストライト
 問題点の洗い出し
 検出器読み出しクロック
 ダイクロイックミラー設定
Paa 大気の窓
 Paa line (1.8751mm)
 赤外域で最も強い水素輝線
 ダストに隠された領域を見通す

𝐴𝑉
~6
𝐴Pa𝛼
 ２つの狭帯域フィルタ ; N1875/N191

Paschen-a accessible
Pa𝛼撮像能力
 感度
 NICMOS/HSTと同等
 大気透過率 ~ 50%
 ただし、観測できない視線速度がある
NICMOS/191sec
SgrA Region
ANIR/1080sec
Good Observational Condition
 Median seeing < 0.8”
 Clear fraction > 80%
 Low PWV < 1mm typical
 Lower than ALMA site
PWV @ 5100m (mm)
Atmospheric Transmittance
寄せ集め観測装置
 HAWAII-2 : Engineering Grade/ハワイ観測所から貸与
 デュワー : フィルター試験デュワーの流用
 温度計、真空計 : 出世払い
 光学系 : オフナー光学系、実費のみ
購入品(>\1M)
 冷凍機
 フィルター
 可視チャンネルCCDカメラ
ANIRに可視チャンネルを付けた
い
 miniTAOはGRBフォローアップに理想的
 良好なサイト！
 日本の南天の穴(20S, 70W)を埋められる！
 近赤外線同時観測でdark burstの迫れる
ANIRに可視ガイダーを作るお金が欲し
い！
 フレームあたりの積分時間>120sec
 望遠鏡のトラッキング性能が未知数
 河合特定領域・公募研究
不純な動機だった
Optical Channel of ANIR
望遠鏡取
り付け用
フランジ
デュワー取り付け用フランジ
可視チャンネルレイアウト
 Optical focus stage
 FLI CCD Camera with USB IF
 Proline PL 4710-1-MB
 Controlled from a Linux PC
 Filter Wheel Box Included
 DM on a retractable stage
Dichroic Mirror
 71mm x 50mm
 赤外チャンネルはY-band(1μm)まで
 製造候補は
 日本真空
 朝日分光(MITSuMEの実績)
 収束光内に入れるため、非点収差が
出る
⇒46.8分角のウェッジ
Optical Channel Specifications
 E2V BI CCD
 1056x1027 format
 RON=14e-/pix rms
 0.4-0.4mm
 BVRI
 Slitless Grism
 0.30”/pix, 5’x5’ FoV
 既製品レンズの組み合わせ
Performance of Optical Channel
 視野外周にはコマ収差が残
る
 I-bandは色収差でフォーカ
I スがずれる
Slitless Grism Spectroscopy
 R~30
 ANIRのみでz<6のGRBであれば同定可能
 ただし、非常に初期の観測が必要
[OIII]
4959+5007
0th order
1st order
NGC1068 – Grism
J-band
Ha+[NII]
6563
High Background @ I-band
 16.6mag/□”
 原因は可視光学系鏡筒の内部散乱？
 黒色アルマイトは>700nmで光る
Improvement of Scattered Light
 内部塗装を行った
 黒アルマイト⇒トビカトップガード
 I-bandの背景放射が激減
 16.6mag/□”⇒ 18.1mag/□”
 まだ明るい(Typical 20 mag/□” @CTIO)
Image Quality in Infrared Channel
 赤外チャンネルの結像には影響しない
 はずだった…
Strange Image Profile of NIR Channel
 Cross-shaped PSF
 回転しないので、スパイダー起源ではない。
 イメージサイズが1”以下にならない
 ポインティングが変わると形状が変動することも
ある
 DMの問題ではないことは確認
 測光精度には問題ないことも確認
Efficiencies of Simultaneous
Infrared Imaging
 システム効率は10%ほど低くなる
 限界等級で0.05mag程度の減少
Limiting Magnitudes
 600sec, 5s, 1.5”aperture
Band
l(mm)
Fn(mJy)
Mag(AB)
Band
l(mm)
Fn(mJy)
Mag(AB)
B
0.44
1.7
23.3
Y
1.02
27.5
20.3
V
0.53
1.8
23.2
J
1.25
20.9
20.6
R
0.63
2.2
23.0
H
1.63
15.8
20.9
I
0.79
(5.5)
(22.0)
KS
2.15
17.4
20.8
 I-bandのみまだあまりよくない。
 Background がまだ高い
 黒アルマイト加工が原因と思われる
Simultaneous Imaging Science
Targets
 GRB フォローアップ
 特に、可視赤外同時撮像によりSWIFT-UVOTによる可視残
光が同定出来なかったもの
 High-redshift? / Dusty environment?
 AGNダストトーラスエコー (Minezaki et al.)
 可視・赤外のダストトーラスエコーでBH近傍の降着円盤
構造
 MAGNUMの続き
 超新星サイトのmetallicity (Kuncarayakti et al.)
 母銀河の星形成クラスターのSED
…
GRBフォローアップ観測
 これまでに6回のGCN報告
 GRB 111008A: miniTAO/ANIR NIR observations : GCN12437
 GRB 111005A: miniTAO/ANIR NIR observations : GCN12420
 GRB 101023A: miniTAO/ANIR NIR detection : GCN11379
 GRB 101011A: miniTAO/ANIR NIR upper limits : GCN11362
 GRB 101017A: miniTAO/ANIR NIR upper limits : GCN11356
 GRB 091018: miniTAO/ANIR observations : GCN10047
 1ランあたりすくなくとも3回くらい観測している。
 晴天率が非常に良い
GRBフォローアップ例(1)
 GRB091018
 z=0.971 burst
 ~𝜈 −0.76 power law SED
B= 19.97 ± 0.13
Y= 18.98 ± 0.14
V= 19.56 ± 0.06
J = 18.94 ± 0.14
R= 19.42 ± 0.05
H = 18.68 ± 0.20
I= 19.12 ± 0.09
Ks = 18.20 ± 0.07
GRBフォローアップ例(2)
J
 GRB111005A
 No Detection
 西の空高度20度以下の観測
 それでもシーイング1arcsec!
H
 GRB111008A
 爆発後6hrで観測開始
 JHKs detection!
 J = 19.79 +/- 0.18
 H = 19.47 +/- 0.19
 Ks = 19.38 +/- 0.17,
 Z=4.9898 / miniTAOで観測した最遠方天体
 GRONDは近赤外では検出できず。
Ks
近傍AGNモニター
 Minezaki et al.
現在の課題
 可視データパイプライン
 近赤外チャンネルのものの流用
 Distortion補正まではテンプレートで行える
 2MASS星でWCSを設定してShift&Addをしているので
安定しない
 可視チャンネルのキャリブレーション
 ANIRシステムでのフラックス原点出しやcolor termな
どの測定は殆ど行われていない
 積極的なユーザーを募集中
 年間２ヶ月程度の運用しか行えない
まとめ
 miniTAO用赤外可視同時撮像ANIR
 シーイングも晴天率もいい
 ただし、年間～２ヶ月の運用
 可視赤外同時撮像
 赤外チャンネルの星像が悪化する問題あり
 可視のスリットレス分光も可能
 GRBなどのフォローアップを行なっている
High Altitude Problems
 高山病
 集中力低下
 疲れやすい
 イライラする
⇒ 酸素吸入ルール
(でも酸素分圧はマウナケア(4200m)程度)
 機器の不具合
 HDDが簡単にクラッシュ
⇒ 加圧式ハードディスク容器：失敗
⇒ USBメモリキー
⇒ 現在はSSDで運用
 放熱トラブル
 静電気
 電源トラブル（電解コンデンサ？）
Base Facility at San Pedro de Atacama
 土地購入(15,000m2)
 500m2観測施設（2012年度建設予定）
 Observation room : Remote Observation
 Laboratory : Maintenance of Instruments,
Telescopes
 Several Bedrooms : for observers
WiFi Network between Summit and SPA
(hardware setup completed in March 2011)
The miniTAO telescope
at Co. Chajnantor
The base facility
at SanPedro de Atacama
The WiFi System Setup
Regular use
Backup use
L3 switch
L3 switch
The summit LAN
The base LAN
The Wireless LAN bridge
The Antenna
JRL-710 (JRC, Japan)
NZA-666 (1m-Parabola; JRC)
The radio frequency
2.4 GHz (IEEE802.11a/b/g)
The throughput
5 Mbps
常用系と予備系の2系統
常用が落ちると自動で予備に切り替わる
遠隔観測
 山頂は完全無人、もしくは
ただ見ているだけ
 天候チェック
 ドーム内状況チェック
 観測開始
（随時天候等確認）
 観測終了
 装置・望遠鏡を終了状態に
 ほぼ日没～日の出まで観測
 たまにトラブルが発生すると緊急登頂
望遠鏡、ドーム制御の安定化が課題
山麓観測小屋
観測の様子
最後に
 ANIRの観測に興味の有る方はご連絡ください
 観測
 サイエンス提案のみでも
anir@ioa.s.u-tokyo.ac.jp
まで