[論文レビュー] Night sky at the Indian Astronomical Observatory during 2000-2008

C. S. Stalin, Manjunath Hegde+5 more|ArXiv.org|Sep 10, 2008

Adaptive optics and wavefront sensing参考文献 1被引用数 11

ひとこと要約

本研究は、2000年から2008年の間にヒマラヤ・チャンダラ望遠鏡で取得されたCCD画像を用いて、インド天文観測所（IAO）、ハングルにおける光学的夜空の明るさと大気消光を分析した。IAOは、非常に暗い環境で、消光が小さく、光 polution も少なく、太陽活動と顕著な相関がないことから、将来の大口径光学・赤外望遠鏡に最適な場所であることが判明した。

ABSTRACT

We present an analysis of the optical night sky brightness and extinction coefficient measurements in UBVRI at the Indian Astronomical Observatory (IAO), Hanle, during the period 2003-2008. They are obtained from an analysis of CCD images acquired at the 2 m Himalayan Chandra Telescope at IAO. Night sky brightness was estimated using 210 HFOSC images obtained on 47 nights and covering the declining phase of solar activity cycle-23. The zenith corrected values of the moonless night sky brightness in mag/square arcsecs are 22.14(U), 22.42(B), 21.28(V), 20.54(R) and 18.86(I) band. This shows that IAO is a dark site for optical observations. No clear dependency of sky brightness with solar activity is found. Extinction values at IAO are derived from an analysis of 1325 images over 58 nights. They are found to be 0.36 in U-band, 0.21 in B-band, 0.12 in V-band, 0.09 in R-band and 0.05 in I-band. On average, extinction during the summer months is slightly larger than that during the winter months. No clear evidence for a correlation between extinction in all bands and the average night time wind speed is found. Also presented here is the low resolution moonless optical night sky spectrum for IAO covering the wavelength range 3000-9300 Å. Hanle region thus has the required characteristics of a good astronomical site in terms of night sky brightness and extinction, and could be a natural candidate site for any future large aperture Indian optical-infrared telescope(s).

研究の動機と目的

• 将来の天文施設のためのサイト特徴化の一環として、インド天文観測所（IAO）、ハングルにおける光学的夜空の明るさと大気消光を評価すること。
• 太陽活動（10.7 cm太陽電波フレックスを用いて）が太陽活動周期23の下降期におけるIAOの夜空明るさに与える影響を評価すること。
• 大気中のダストや気象条件との関連を検討するため、消光の季節的変動を分析すること。
• IAOにおける月のない夜空スペクトルを低分解能で提示し、主要な大気発光特徴を特定すること。
• 光 polution が存在しないことの確認と、地上光学・赤外天文観測に最適なサイトとしてのIAOの適性を評価すること。

提案手法

• 2003年から2008年までの47日間にわたり、IAOアーカイブから210枚のHFOSC CCD画像を取得し、UBVRIバンドにおける夜空明るさを推定した。
• 1992年から2008年にかけて観測されたランドールト（Landolt）の標準フィールドを用い、58日間の1325枚の画像から消光係数を導出した。
• 線形回帰を用いて、夜空明るさと10.7 cm太陽電波フレックスとの相関をテストし、決定係数（R-squared）とp値を用いて有意性を評価した。
• 空気質量依存の消光および幾何補正係数を用いて、夜空明るさの値を天頂方向に補正した。
• 3000–9300 Åの波長範囲の結合データから低分解能の夜空スペクトルを構築し、波長照合により発光線を特定した。
• IAOの消光および夜空明るさの値を世界基準と比較し、サイト品質を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 IAOにおける月のない夜空明るさの平均はUBVRIバンドでどの程度であり、他の暗黒サイトと比較してどうか？
• RQ2 10.7 cm太陽電波フレックスによって示される太陽活動に、夜空明るさに測定可能な依存関係があるか？
• RQ3 IAOにおける大気消光係数はUBVRIバンドでどのように変化するか。また、夏季と冬季の間で差があるか？
• RQ4 風速などの気象変数と消光係数との間に相関があるか？
• RQ5 IAOにおける夜空スペクトル（3000–9300 Å）の主要な大気発光特徴は何か。また、光 polution の兆候は見られるか？

主な発見

• 天頂補正済みの月のない夜空明るさは、Uバンドで22.14 ± 0.32 mag arcsec⁻²、Bバンドで22.42 ± 0.30 mag arcsec⁻²、Vバンドで21.28 ± 0.20 mag arcsec⁻²、Rバンドで20.54 ± 0.37 mag arcsec⁻²、Iバンドで18.86 ± 0.35 mag arcsec⁻²であり、IAOが暗黒サイトであることが確認された。
• 夜空明るさと10.7 cm太陽電波フレックスとの間に有意な相関は認められなかった（R² < 0.1）。これは、IAOにおける夜空明るさに太陽活動周期の影響が最小限であることを示している。
• 大気消光係数は、Uバンドで0.36 ± 0.07、Bバンドで0.21 ± 0.04、Vバンドで0.12 ± 0.04、Rバンドで0.09 ± 0.04、Iバンドで0.05 ± 0.03であり、夏季にはわずかに高い値を示しており、大気中のダスト増加が要因である可能性がある。
• 全バンドにおいて、消光係数と平均夜間風速との間に明確な相関は認められなかった。
• 夜空スペクトル（3000–9300 Å）には、OI（5577、6300 Å）、OHメイネルバンド（6300–9000 Å）、Na I（5892 Å）、N I（8656、8764 Å）の強力な発光特徴が確認され、光 polution の兆候は見当たらなかった。
• IAOは、世界最高の天文観測サイトと同等の空の状態を示しており、低減退、最小限の人工光 polution、およびグローバルカバレッジに有利な経度的位置を有している。