[論文レビュー] The MOA 1.8-metre alt-az wide-field survey telescope and the MOA project

J. B. Hearnshaw, F. Abe+13 more|arXiv (Cornell University)|Sep 15, 2005

Astronomy and Astrophysical Research被引用数 4

ひとこと要約

MOA 1.8メートルのalt-azimuth広視野望遠鏡は2004年にニュージーランドのマウント・ジョン観測所に設置され、f/3で2.18平方度をカバーする10チップのモザイクCCDカメラを用いて、銀河のバルジおよび大・小マゼラン雲の高コマ速度監視を可能にした。この構成により重力レンズ効果イベントの検出と特徴付けが可能となり、主に微小レンズ光曲線を用いた太陽系外惑星の発見を目的としており、すでに最初の微小レンズ法による太陽系外惑星の確認と、複数の高増幅度イベントの解析に貢献している。

ABSTRACT

A new 1.8-m wide-field alt-az survey telescope was installed at Mt John University Observatory in New Zealand in October 2004. The telescope will be dedicated to the MOA (Microlensing Observations in Astrophysics) project. The instrument is equipped with a large 10-chip mosaic CCD camera with 80 Mpixels covering about 2 square degrees of sky. It is mounted at the f/3 prime focus. The telescope will be used for finding and following microlensing events in the galactic bulge and elsewhere, with an emphasis on the analysis of microlensing light curves for the detection of extrasolar planets. The MOA project is a Japan-New Zealand collaboration, with the participation of Nagoya University and four universities in New Zealand.

研究の動機と目的

• 銀河のバルジおよびマゼラン雲における重力レンズ効果イベントの検出を向上させるため、広視野かつ迅速応答可能な調査望遠鏡を開発すること。
• f/3の高速光学系に大画素フォーマットで高スループットのCCDカメラを設置することで、微小レンズ惑星検出の感度と効率を向上させること。
• 微小レンズ光曲線の詳細な解析を通じて、特に低質量および地上型惑星を含む太陽系外惑星の検出と特徴付けを支援し、国際MOA共同研究を推進すること。
• 国際的なパートナーと連携したフォローアップ観測を可能にするために、リアルタイムの微小レンズイベントアラートを提供し、惑星系および恒星現象の研究を支援すること。
• 惑星検出を越えて、暗黒物質の研究、変光星、ガンマ線バーストの光的残光の研究など、MOAプロジェクトの科学的範囲を拡大すること。

提案手法

• 望遠鏡は1.8メートルのf/2.75主鏡に4レンズの収差補正器を装備し、f/3のプライマリフォーカスを実現することで、1.32°×1.65°（2.18 deg²）の広視野を実現した。
• 10チップのモザイクCCDカメラ（8000万画素、15 µm画素）をプライマリフォーカスに設置し、380–1000 nmの波長域で高いダイナミックレンジと感度を実現した。
• 冷却システムはクローズドサイクルを採用し、低照度条件下に最適化された薄型背面照射EEV CCD44-82チップを用いた。
• 2枚目のと3枚目の補正レンズの間に、3種類のカスタムブロードバンドフィルター（Bessell V、I、およびMOAレッド、632–860 nm）を配置し、マルチバンド光度測定を可能にした。
• 密集した領域、特に銀河のバルジおよびマゼラン雲における可変星や一時的現象の検出には、差分画像処理ソフトウェアが用いられた。
• 望遠鏡はマウント・ジョン観測所の専用9メートルのドームに設置され、自動スケジューリングとリアルタイムデータ処理により国際社会に微小レンズアラートを発行している。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 広視野かつ迅速応答可能な望遠鏡は、銀河のバルジにおける重力レンズ効果イベントの検出率をどのように向上させ得るか？
• RQ2 f/3で2度の視野にわたる高品質な像を得るための最適な光学設計は何か？ これにより、収差を最小限に抑えることができるか？
• RQ3 大画素フォーマットのCCDモザイクは、微小レンズ光曲線測定の感度と時間分解能をどの程度向上できるか？
• RQ4 MOAシステムは、微小レンズ法を用いて低質量および地上型惑星をどの程度効果的に検出・特徴付けられるか？
• RQ5 リアルタイムの微小レンズアラートは、惑星発見のための連携フォローアップ観測をどの程度効果的に可能にするか？

主な発見

• 光学系および検出器系の調整を経て、2005年4月14日にMOA 1.8メートル望遠鏡が初光をあげた。
• 本装置は、0.57秒角/画素の画素スケールを有し、2.18平方度の空域をカバーしており、密度の高い星場の高コマ速度監視が可能である。
• 8000万画素の10チップCCDカメラにより、画面上でサブ秒角の像品質が実現され、密集した星場の正確な光度測定が可能になった。
• 本望遠鏡は、すでに高増幅度微小レンズイベントの検出に貢献しており、特にMOA-2003-BLG-32は、レンズ星の周囲に低質量惑星が存在する可能性を制限した。
• MOAプロジェクトは、0.6メートル望遠鏡のデータを用いて最初の微小レンズ法による太陽系外惑星の確認（MOA-2003-BLG-53）を達成した。新しい1.8メートル望遠鏡により、同様の検出が顕著に増加すると予想される。
• 本プロジェクトはリアルタイムの微小レンズアラートを発行し、第二の微小レンズ惑星（OGLE-2005-BLG-71）の発見に貢献した。これにより、共同フォローアップモデルの有効性が実証された。