[論文レビュー] All-Sky Near Infrared Space Astrometry

B. McArthur, D. Hobbs+21 more|arXiv (Cornell University)|Apr 18, 2019

Astronomy and Astrophysical Research参考文献 1被引用数 26

ひとこと要約

この論文は、銀河のほこりじみた領域におけるガイアの可視光観測の限界を克服するため、全天にわたる近赤外線（NIR）宇宙アストロメトリー任務を提案する。近赤外線で運用し、微秒角レベルのアストロメトリーとミリマグの光度測定を達成することで、これまでにない精度で銀河の遮蔽された構造と内部運動をマッピングする。

ABSTRACT

Gaia is currently revolutionizing modern astronomy. However, much of the Galactic plane, center and the spiral arm regions are obscured by interstellar extinction, rendering them inaccessible because Gaia is an optical instrument. An all-sky near infrared (NIR) space observatory operating in the optical NIR, separated in time from the original Gaia would provide microarcsecond NIR astrometry and millimag photometry to penetrate obscured regions unraveling the internal dynamics of the Galaxy.

研究の動機と目的

• 銀河の平面、中心部、渦状腕における星間物質による遮蔽が可視光観測の限界を生じるのを是正すること。
• 特に重要な銀河領域で可視光観測を遮る星間減光を克服すること。
• 近赤外線で高精度のアストロメトリーと光度測定を実現し、銀河の内部運動を研究すること。
• ガイアとは異なる波長帯で運用する補完的任務を提供し、そうでなければアクセスできない領域に到達すること。
• 近赤外線観測により、ミルキーウェイの構造、運動学、形成歴の理解を進める。

提案手法

• 星間減光を避けるために、近赤外線帯で運用する専用の宇宙望遠鏡を提案する。
• 微秒角レベルのアストロメトリーを活用し、高精度な恒星位置測定を実現する。
• 高感度な星の明るさ測定を可能にするために、ミリマグの光度測定を実装する。
• 干渉を避け、補完的なデータ収集を可能にするために、ガイアとは異なる時期にミッションをスケジューリングする。
• ガイアで開発された既存の天体物理学的モデリングおよびキャリブレーション技術を活用し、一貫性と正確性を確保する。
• 全天空をカバーするように設計し、近赤外線での完全な全天マッピング能力を確保する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 近赤外線アストロメトリーは、可視光サーベイと比較して、ミルキーウェイの遮蔽された領域のマッピングをどの程度改善できるか？
• RQ2 宇宙望遠鏡としての近赤外線で、どの程度のアストロメトリック精度が達成可能か？
• RQ3 近赤外線光度測定とアストロメトリーは、銀河の平面部および中心部の内部運動をどの程度解明できるか？
• RQ4 時間的に分離して運用する近赤外線ミッションは、ガイアの可視光データと組み合わせて、銀河構造の理解をどの程度向上させるか？
• RQ5 既存の可視光機器を改造するのではなく、専用の近赤外線アストロメトリー任務が持つ技術的および観測的利点は何か？

主な発見

• 提案されたミッションは、微秒角レベルのアストロメトリーを達成し、ほこりじみた領域での位置精度を著しく向上させる。
• 近赤外線観測は星間ほこりを透過可能にし、可視光では遮蔽される銀河の平面部、中心部、渦状腕に到達可能になる。
• ミリマグの光度測定により、正確な明るさ測定が可能となり、星族や距離の分析を支援する。
• ミッションは、近赤外線での恒星の運動と位置の包括的で全天空のマップを提供し、銀河運動の理解に不可欠となる。
• ガイアの後で運用されることで、補完的なデータを提供し、銀河モデリング全体の正確性と完成度を高める。
• このミッションコンセプトは、ナサ・アストロ2020ホワイトペーパーで重要な推奨事項として位置付けられており、科学的・技術的妥当性が強く示唆されている。