[論文レビュー] The Maunakea Spectroscopic Explorer Book 2018

Alexis Hill, Nicolas Flagey+123 more|arXiv (Cornell University)|Oct 19, 2018

Astronomy and Astrophysical Research参考文献 5被引用数 9

ひとこと要約

Maunakea Spectroscopic Explorer (MSE) は、1,000〜1,000,000 個の天体的対象を対象とした画期的な多対象分光測定を可能にする、10メートル級で広視野の可視光および近赤外線望遠鏡の計画である。11.25メートルの口径、1.52平方度の視野、分光分解能 R2,500 から R40,000、80%の対標的効率で同時に 4,332 スペクトルを取得できる。MSE により、微弱な宇宙構造の高精度な研究が可能になり、LSST、Gaia、Euclid といった主要な調査のフォローアップを支援する。

ABSTRACT

(Abridged) This is the Maunakea Spectroscopic Explorer 2018 book. It is intended as a concise reference guide to all aspects of the scientific and technical design of MSE, for the international astronomy and engineering communities, and related agencies. The current version is a status report of MSE's science goals and their practical implementation, following the System Conceptual Design Review, held in January 2018. MSE is a planned 10-m class, wide-field, optical and near-infrared facility, designed to enable transformative science, while filling a critical missing gap in the emerging international network of large-scale astronomical facilities. MSE is completely dedicated to multi-object spectroscopy of samples of between thousands and millions of astrophysical objects. It will lead the world in this arena, due to its unique design capabilities: it will boast a large (11.25 m) aperture and wide (1.52 sq. degree) field of view; it will have the capabilities to observe at a wide range of spectral resolutions, from R2500 to R40,000, with massive multiplexing (4332 spectra per exposure, with all spectral resolutions available at all times), and an on-target observing efficiency of more than 80%. MSE will unveil the composition and dynamics of the faint Universe and is designed to excel at precision studies of faint astrophysical phenomena. It will also provide critical follow-up for multi-wavelength imaging surveys, such as those of the Large Synoptic Survey Telescope, Gaia, Euclid, the Wide Field Infrared Survey Telescope, the Square Kilometre Array, and the Next Generation Very Large Array.

研究の動機と目的

• 次世代の多対象分光測定施設としての Maunakea Spectroscopic Explorer (MSE) の科学的・技術的設計を定義すること。
• 大規模かつ高多重分光測定調査における重要な空白を埋めるために、専用の広視野・高スループット施設を提供すること。
• 遠く微弱な宇宙の構造の組成や運動を高精度で研究できること。
• LSST、Gaia、Euclid、WFIRST、SKA、ngVLA といった主要な多波長調査のフォローアップを支援すること。
• 口径、視野、分光分解能範囲、観測効率の独自の組み合わせを通じて、MSE を世界最高水準の多対象分光測定施設にすること。

提案手法

• 光を集める能力を最大化するため、11.25メートルの一次鏡を備えた10メートル級望遠鏡の設計。
• 1.52平方度の視野を有する広視野の可視光および近赤外線分光測定システムの実装。
• 1枚の露出で同時に 4,332 対象を観測可能なファイバー入射分光計システムの使用。
• 分光分解能を R2,500 から R40,000 まで調整可能で、すべての分解能が同時に利用可能。
• 高度な望遠鏡制御および機器設計により、対標的観測効率を 80% 以上に最適化。
• 協働的なフォローアップ科学計画を通じて、既存および将来の大型調査と統合。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 次世代の多対象分光測定施設は、微弱対象の研究において、前例のない多重性と観測効率をどのように達成できるか？
• RQ2 10メートル級の望遠鏡が、広視野にわたって 4,000 個以上の対象を同時に分光分解できるような技術的設計は何か？
• RQ3 MSE は、LSST や Gaia といった主要な多波長調査の科学的成果をどのように支援・強化できるか？
• RQ4 微弱で遠方の宇宙を調査するのに最適な口径、視野、分光分解能の組み合わせは何か？
• RQ5 広視野かつ高スループットの分光測定施設で 80% の対標的効率を確保するための工学的および観測戦略は何か？

主な発見

• MSE は、1回の露出で最大 4,332 スペクトルを同時に取得できるという、現行および計画中の施設の中で最高の多重性を達成する。
• 11.25メートルの一次鏡と 1.52 平方度の視野を備え、微弱対象の広域調査を可能にする。
• 分光分解能は R2,500 から R40,000 までカバーされ、すべての分解能が同時に利用可能で、多様な天体物理学的研究を支援する。
• 対標的観測効率は 80% を超えると予想され、既存施設と比較して著しく効率の高い調査が可能になる。
• MSE は、特に深紫外画像調査のフォローアップに最適な世界最高水準の多対象分光測定施設として設計されている。
• 高精度な分光測定により、銀河ハロー構造、星の運動学、微弱な宇宙論的対象の精密な研究が可能になる。