[論文レビュー] Project overview and update on WEAVE: the next generation wide-field spectroscopy facility for the William Herschel Telescope

Gavin Dalton, S. C. Trager+51 more|Leiden Repository (Leiden University)|Dec 2, 2014

Astronomy and Astrophysical Research被引用数 6

ひとこと要約

WEAVEは、ウィリアム・ヘーシェル望遠鏡向けの次世代広視野分光装置であり、ガイヤーやLOFARのような調査のフォローアップを支援する。2度の視野角を有し、1,000本のファイバーまたは20個のインテグラルフィールドユニット（IFU）を備え、370–1000 nmの波長域でR~5000の分解能を有する単一分光器を備え、高分解能モードではR~20,000を実現する。2017年に据付を予定しており、最終設計段階および初期調達段階にあった。

ABSTRACT

We present an overview of and status report on the WEAVE next-generation spectroscopy facility for the William Herschel Telescope (WHT). WEAVE principally targets optical ground-based follow up of upcoming ground-based (LOFAR) and space-based (Gaia) surveys. WEAVE is a multi-object and multi-IFU facility utilizing a new 2-degree prime focus field of view at the WHT, with a buffered pick-and-place positioner system hosting 1000 multi-object (MOS) fibres, 20 integral field units, or a single large IFU for each observation. The fibres are fed to a single spectrograph, with a pair of 8k(spectral) x 6k (spatial) pixel cameras, located within the WHT GHRIL enclosure on the telescope Nasmyth platform, supporting observations at R~5000 over the full 370-1000nm wavelength range in a single exposure, or a high resolution mode with limited coverage in each arm at R~20000. The project is now in the final design and early procurement phase, with commissioning at the telescope expected in 2017.

研究の動機と目的

• ウィリアム・ヘーシェル望遠鏡向けに次世代広視野分光装置を開発し、大規模天体物理学的調査の高スループットフォローアップを可能にする。
• 地上（LOFAR）および宇宙（ガイヤー）の調査を支援するため、広視野角で迅速かつマルチオブジェクト光学分光を提供する。
• 370–1000 nmの波長域で、1回の露出で高分解能（R~20,000）および高スループット（R~5,000）分光を実現する。
• 1回の観測で1,000本のマルチオブジェクトファイバーまたは20個のインテグラルフィールドユニット（IFU）を処理可能なバッファドピックアンドプレース位置決めシステムを実装する。
• 2017年までに施設を稼働可能にする。最終設計および初期調達段階を経て実現する。

提案手法

• WEAVEは、ウィリアム・ヘーシェル望遠鏡の2度のプライマリフォーカス視野角を採用し、マルチオブジェクト分光のための最大の天の川カバレッジを実現する。
• バッファドピックアンドプレース位置決めシステムにより、1回の観測で1,000本のファイバーまたは20個のインテグラルフィールドユニット（IFU）を正確かつ自動的に位置決めできる。
• ファイバーは、望遠鏡のナズミス・プラットフォームに設置された単一分光器に送られる。2台の8k（スペクトル方向）×6k（空間方向）ピクセルカメラを用いる。
• 分光器は、1回の露出で370–1000 nmの全波長域でR~5,000を実現し、一部のスペクトルアームでは高分解能モード（R~20,000）を提供する。
• マルチオブジェクト分光またはインテグラルフィールドユニットモードの両方を用いて、複数の標的を同時に観測できるように設計されている。
• 施設はWHTのGHRILエンクロージャーに統合されており、最適な性能を発揮するための安定した熱的・機械的環境を確保する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ガイヤーやLOFARのような大規模天体物理学的調査のフォローアップを効率的に行うために、広視野・高スループット分光装置をどのように設計できるか？
• RQ2 1,000本のファイバーおよび20個のインテグラルフィールドユニット（IFU）を備えたマルチオブジェクト分光システムの最適な構成は何か？
• RQ3 1台の分光器が、広い波長域（370–1000 nm）で高スループット（R~5,000）および高分解能（R~20,000）の両モードを実現できるか？
• RQ4 2度の視野角で、信頼性があり自動化されたファイバー位置決めを実現するための工学的および設計的ソリューションは何か？
• RQ5 既存のWHTインfraにどのように統合することで、性能と運用効率を維持できるか？

主な発見

• WEAVEは、2度の視野角を有することで、ガイヤーおよびLOFAR調査のフォローアップを支援し、1回の露出で最大1,000件の標的を効率的にマルチオブジェクト分光で観測できる。
• 単一分光器に2台の8k × 6kピクセルカメラを用いることで、1回の露出で370–1000 nm全波長域でR~5,000を達成する。
• 高分解能モード（R~20,000）は利用可能だが、アームごとのスペクトルカバレッジは限定的であり、特定の標的の詳細な研究に適している。
• バッファドピックアンドプレース位置決めシステムにより、1回の観測で1,000本のファイバーまたは20個のIFUを正確に自動再設定でき、オーバーヘッドを最小限に抑える。
• 2014年12月時点で、最終設計および初期調達段階にあり、2017年に据付けを予定していた。
• WEAVEは、ナズミス・プラットフォームに設置されたWHTのGHRILエンクロージャーに統合されており、最適な分光的性能を発揮するための安定した環境条件を確保している。