WISH
Wide-field Imaging Surveyor for High-Redshift
超広視野初期宇宙探査衛星
WISH Working Group
http://www.wishmission.org/en/index.html
M31 Phot: R.Gendler
WISH Working Group and Meetings
山田亨 (主査) 、東谷千比呂(東北大)
岩田生、常田佐久、諸隈智貴、児玉忠恭、小宮山裕(国立天文台)
松原英雄、和田武彦、大藪進喜、杉田寛之、佐藤洋一(ISAS/JAXA)
太田耕司、矢部清人、筒井亮(京都大)
河合誠之(東工大)
土居守、安田直樹(東京大)
米徳大輔(金沢大)後藤友嗣(ハワイ大)
井上昭雄(大阪産業大)
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・第2火曜日
WISH 技術検討会 随時
WISH サイエンスワークショップ (2009年4月)
WISH Goals and Requirement
● 銀河観測の究極のフロンティア:
赤方偏移 ~7-15 の宇宙第1世代銀河の探索と研究
●遠方宇宙 (z~1.5) のIa 型超新星を多数検出し、
系統誤差の少ない波長で宇宙の膨張史を検証
暗黒エネルギーの性質に挑む
●これまでにない高感度・広視野近赤外線データ
様々な分野の天文学で大きな貢献が期待される
WISH
銀河宇宙史の
究極のフロンティア
第1世代銀河の観測
すばる
WISH Goals and Requirement
● 銀河観測の究極のフロンティア:
赤方偏移 ~7-15 の宇宙第1世代銀河の探索と研究
●遠方宇宙 (z~1.5) のIa 型超新星を多数検出し、
系統誤差の少ない波長で宇宙の膨張史を検証
暗黒エネルギーの性質に挑む
●これまでにない高感度・広視野近赤外線データ
様々な分野の天文学で大きな貢献が期待される
WISH Goals and Requirement
●主鏡口径 1.5m
●~ 1000 平方分角の広視野
●十分なサンプリング (0.15”/pix  1.5μm 回折限界に最適化)
●望遠鏡 ~ 90-100K, 検出器 ~40-50K の低温
機械式冷凍機を使わずPassive 冷却
SE-L2軌道 (HIIA)
●シンプルな構造、現在利用可能な技術
●広視野サーベイに特化した運用
WISH Survey Science
これまでの進捗と展望
●
赤方偏移 z=7-15 の第1世代銀河探査に必要な感度、視野、波長域
の検討  WISH ミッション要求の策定
●
2009 年 4月 第1回 WISH サイエンスワークショップ (於:国立天文台)
様々な分野から、~50名の参加 コミュニティへの浸透・拡大
宇宙論、銀河進化、位置天文学による銀河系の動力学研究
をはじめ、天文学・天体物理学の様々な分野で
ユニークな成果が期待される。
●
国際研究会、天文学会で講演 WISH が目指すサイエンスの必要性・緊急性
Reionization with Multi-frequency Datasets, 2009/08 Stockholm (talk)
Observing the Dark Energy with Euclid, 2009/11 Noordwijk (poster)
IPMU Focus Week on the Epoch of Reionization (talk)
2009 日本天文学会春期年会
超広視野初期宇宙探査衛星 WISH 計画と最遠方宇宙銀河観測 山田 亨(東北大学)他
WISH: 光学系検討 諸隈智貴(国立天文台) 他
WISH: 大型フィルター交換機構の試作 岩田 生(国立天文台) 他
WISH: 検出限界の評価 矢部清人(京都大学)他
HST SM4 後 WFC3 の初期成果
赤方偏移 z > 7 候補の探査 HUDF
~ 15-20時間積分 視野 2’x2’ AB~28.5
● 再電離期の銀河が観測され始めた!
● 分光可能な明るい銀河は希少
● z>8 では、不定性が
非常に大 (波長範囲 1.8μm 以下のため)
WISH の必要性がますます高まる結果
WISH Survey Goals
Within the Mission Lifetime of 5 Yrs
Survey
Number
of Filters
4 (TBD)
5 (TBD)
2-3 (TBD)
Area
Ultra Deep Survey
Multi-Band Survey
Ultra Wide Survey
Limiting mag.
(3sigma )
28 AB
27-28 AB
24-25 AB
+ Extreme Survey
29.5 AB
3
0.5 deg2
100 deg2
Sub WISH-UDS
1000 deg2
岩田、 他
BB filter set plan3 (log, 6 bands)
WISH フィルタ・セット
の検討
 今後さらに最適化
WISH Survey Goals
Redshift
(A) No
z=7-8
220,000
←
z=8-11 (J-drop)
180,000
68,000
z=11-14 (H-drop)
(B) 1mag
(C) DMH
(D) SAM
54,000
160,000
26,000
1,100
60,000
6,300
0
1,000
Expected number of the detected 1st Gen galaxies (in WISH-UDS)
galaxies brighter than 27AB in their rest-frame UV light
(A)No Evolution from z=7 (LF at z=6-7)
(B) Evolution: 1.0-mag luminosity evolution from z>7
(C) Evolution: Proportional to the DM halo evolution
(D) Prediction by a Semi-Analytic Model (Kobayashi, M. WISH SW)
WISH Science Workshop 2009
WISH Optical Layout
●基本となる光学レイアウト案を策定
●3枚鏡によるデザインでフラットな広視野
~1000 平方分角の視野で、1-5μm で回折限界
●光学メーカによる評価
高い製作性
(現在の技術で 1.5m 望遠鏡の製作・試験の
見通しを検討し得る)
WISH Optical Layout
Strehl ratio (1 for diffraction limit)
Detector Focal Plane (flat)
Cold Stop
M2
M1
M3
池田、他
WISH Optical Layout
1.5m 主鏡:低熱膨張ガラス (e.g., Zerodur, ULE)
軽量化 (<200 kg, 厚さ < 200mm)
WISH Primary Mirror and Fixation
打ち上げ荷重、冷却温度差による熱荷重に対して
十分な強度を持ち、冷却 (~100K) による 光学性能の劣化を
起こさない主鏡保持機構の検討
■ Glued Pads
■
Clumps
WISH Focal Plane Layout (1)
- 1-5μm 波長帯で、視野全域でほぼ回折限界
- 平坦性が非常に高い
4k by 4k, 18μm pixel
一様な露出を得るためのモザイキング
大藪、諸隈、他
WISH Focal Plane Layout (2)
Focal Plane Array
Teledyne HAWAII-2 RG 波長 0.9-5μm
JWST NIRCam 用に宇宙仕様のものが調達可能
2k x 2k buttable  4k x 4k を1ユニット
山田、東谷、内一
λcutoff=2.5μm
λcutoff=5μm
Detector material
HgCdTe
HgCdTe
Spectral range
1 ~ 2.5 μm
1 ~ 5 μm
Array configuration
2048 x 2048
2048 x 2048
Unit cell size
18 μm x 18 μm
18 μm x 18 μm
Operating
temperature
80 K
35 ~ 37 K
Dark current
<0.01e-/s/pixel
<0.01 e-/s/pixel
Quantum efficiency
>80 %
>80 %
Read noise (CDS)
17 e- rms
15 e- rms
Full well
105e-
105e-
諸隈、他
視野全体でのデータ生成率 3-4 Mbps
視野全体でのデータダウンリンクレート < 10 Mbps
WISH Filter Exchange System
スライド式
:低温下での運用が困難。
フィルタホイール式:ホイール径が大きくなりすぎる見通し。
フリップ式
:現在、基本案として設計。試作を予定。
●
●
検出器ユニット毎に、フィルタ交換システムを置く。
最大1ユニット8枚まで。
諸隈、岩村、他
WISH Focal Plane Layout (3)
検出器焦点面
フィルタ配置面
モザイキング案
諸隈、他
検出器 4k x 4k 2ユニットを
カバーする「長方形」のフリップ式交換機構
現在、1ユニットの試作を予定
WISH Filter Exchange System
Strehl ratio (1 for diffraction limit)
Detector Focal Plane (flat)
Cold Stop
M2
M1
M3
池田、他
WISH Filters
広視野赤外線フィルタを光学メーカと試作
冷却試験、放射線試験を行っている。
3.2μm 帯の広帯域フィルタを試作
●透過率測定:国立天文台、東京大学(ご協力感謝します)
●冷却試験:国立天文台
●放射線試験:都立産業技術研究センター
矢部、岩田、東谷、他
WISH Telescope Structure
WISH Telescope Structure
WISH Preliminary Thermal Design
予備的熱設計
JAXA 熱グループと協力
(杉田、佐藤、岡本、他)
現在の簡易モデルでの結果
主鏡
予測温度
79K
要求温度
~100K
132K
副鏡
FPI BOX 95K
~100K
FPA
~40K
91K *
~80K
*検出器エレクトロニクス部
(e.g., SIDECAR/ASIC for HAWAII-2 RG)
の排熱を FPI-BOX 側にすることで
検出器自体はさらに冷却可能の見こみ
WISH これまでの進捗
●光学レイアウト基本案の策定
●望遠鏡製作性の検討、冷却下での主鏡保持機構
●望遠鏡・衛星の基本構造
●フィルタシステム検討
●フィルタ交換機構
●フィルタ試験
●予備的熱設計
WISH 今後の推進
ミッション提案に向けて、ミッション要求をさらに精査
するとともに、要素技術の評価、設計を進める。
●
サイエンスワークショップ
●
●
主鏡保持 試作・試験
フィルタ交換機構 フリップ式 試作・試験
フィルタ試験
望遠鏡・衛星、構造概念設計の詳細化
 熱設計、姿勢安定性
●
●
ミッション提案書の作成
WISH Schedule
FYr
Items
FYr0
(2008)
Project launched
JAXA/ISAS Working Group
Conceptual Study for Specification
FYr1-2
Conceptual Study, R&D
Mission Requrement/Definition Review
Mission Proposal
FYr3
Phase A / Proto Models
FYr4-5
Proto Models / Test
Preliminary Design Review
FYr6-7
Proto Models /Test
Primary Mirror / Detector fabrication start
Critical Design Review
Flight Model
FYr8
Flight Model / Test
FYr8-9
(NET 2017)
Flight Model / Test
Launch
ダウンロード

1 - WISH