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) 宇宙の誕生と進化 z=0 z = 10 z = 20 z = 1089 赤方偏移 z > 10 の頃は、 ■ 第一世代星の誕生 GRB で狙う領域 ■ 宇宙再電離 ■ 重元素合成 ■ 最初のブラックホールが誕生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 Ia 型超新星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。筒井さんの講演 ΩΛ の時間変化を扱えるのは、 GRB が唯一のツール JWST (2014) 望遠鏡： 6.5m 観測帯域：0.6 – 27 μm 視野： 4分角程度観測帯域： 30 – 950 GHz 空間分解能： 0.01 5 秒角 (AO) 視野： 15分角程度 SPICA (～2020) TMT (～2020) ALMA (2012) 望遠鏡： 3.5m 観測帯域：5 – 200 μm 視野： 4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秒角程度諸外国の GRB 計画 SVOM 2013 - 2014 XIAO (X-ray telescope) 0.5 – 2.0 keV VT 40cm 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) GRM 2台 50 keV – 5 MeV 280cm2 NaI/CsI phoswitch ÉCLAIR 4 – 250 keV 80 x 80 CdTe (1024 cm2) 10 arcmin の方向決定 JANUS (2016 年打ち上げ目標) NIRT 50cm 可視光／近赤外線望遠鏡 0.36deg2 140--150K MCT detector, room mirror J = 20mag (Vega) with R=14 (4sigma) XCAT 1 ～ 20 keV 4str の視野 (10cm2 for 4str/10) コーデッドマスク＋CMOS センサー 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) Phase-A セレクション： June, 2011 Mission セレクション： June, 2012 EXIST 6トン, 2.8kW 1.1m 望遠鏡 4’x4’ の視野 0.1 – 10 keV 100秒後に SXI で観測 2” 以内の方向決定 300秒後に 0.3” x 4” slit 分光 R=3000: AB < 19mag (2ksec) R=30: AB = 22mag (300sec) 0.3 – 0.52 μm 0.52 – 0.9 μm 0.9 – 1.38 μm 1.38 – 2.2 μm 4.5m2 5 – 600 keV 0.6mm CZT 90°x 70°視野 2.4’ の分解能 20” の方向決定 NASA Decadal 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 Opportunity JANUS 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 1.5m 望遠鏡, 144Mpix HgCdTe, 回折限界 0.2”, L2 ポイントこれら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。日本の WISH 計画と非常に良く似ている。 GUNDAM Gamma-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 ■ バス 200kg + ミッション 200kg ■ 95cm x 95cm プラットホームワーキンググループの登録 (3号機は～ 2016年打ち上げ) 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 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 45cm 望遠鏡  可視光 400 – 1000 nm  近赤外線 1.0 – 1.7μm 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) 95 cm 40 cm 80 cm 電子追跡型コンプトンカメラ 95 cm （もしくはコーデッドマスク検出器）Ｘ線コーデッドマスクイメージング検出器 (オプション) ～ 45cm 望遠鏡可視／近赤外カメラ OPT ： 0.5 – 1.0 μm (z = 3.1 – 7.2) (Low-R Grism) NIR ： 1.0 – 1.7 μm (z = 7.2 – 13.0) 400mm α Trigger & Spectrometer MAPMT or APD or MPPC Pb or W Coded mask 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 CdTe array 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宇宙研屋上望遠鏡 Optical – Long λ NIR Camera (0.8 – 1.7 um) Optical – Short λ Ray from Telescope 南極 2m 望遠鏡を製作している沖田さん (東北大、市川研) らの技術と経験近赤外線カメラ＋可視光 CCD 2台副鏡主鏡スパイダー黄道光観測帯域沖田さん講演(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 OPT : 0.5 – 1.0 μm NIR1: 1.0 – 1.5 μm NIR2: 1.5 – 2.2 μm 10分露光で 22 等級(AB) = 21 等級(Vega) 沖田さん講演(明日：2010/08/27) Magnitude (Vega) 過去に近赤外線で観測された GRB イベント Time [Day] z = 7 ～ 8 程度の予想等級 Magnitude (Vega) UKIRT Gemini K J, H Okayama 1.88m : J J-band H-band K-band GROND 2.2m : J,H,K GROND Upper limit J,H,K 21 Spitzer 3.6um 23 090423 (z = 8.3) 15分 3時間 Time [Day] まとめと提案 2011年 6 月 JANUS は採択されたか？ NO 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。 JANUS は 2016 ～ 17 年 YES 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。 ■ GRB による赤方偏移 z>10 への挑戦小型 3号機または 4 号機で、 JANUS の頃には ■ MeV ガンマ線全天探査世界に先駆けて TMT も SPICA も未完成。 ■ 地上大型望遠鏡との連携で宇宙再電離の観測 GRB + 赤外線望遠鏡を実現 2020年頃の実現を目指す ■ 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