[論文レビュー] The Stellar Observations Network Group - the Prototype

F. Grundahl, J. Christensen‐Dalsgaard+5 more|ArXiv.org|Aug 4, 2009

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、太陽に類似した星の径運動速度測定のための高分解能分光計を搭載した1m望遠鏡であるSONGプロトタイプの設計と期待される性能を提示している。また、重力レンズ効果の光度測定に適したラッキーイメージングカメラを2台搭載しており、V ≈ 1より明るい星に対して1分間あたり1 m/s未満の径運動速度精度を達成する。これにより、グローバルネットワークのノードを活用して80％近いターゲット運用率を実現し、高精度な星振動学的測定と重力レンズ効果の研究が可能になる。

ABSTRACT

The Stellar Observations Network Group (SONG) has obtained full funding for the design, construction and implementation of a prototype telescope and instrumentation package for the first network node. We describe the layout of such a node and its instrumentation and expected performance for radial-velocity measurements. The instrumentation consists of a 1m telescope, equipped with two cameras for photometry of microlensing events with the lucky-imaging technique and a high-resolution spectrograph equipped with an iodine cell for obtaining high-precision radial velocities of solar-like stars, in order to do asteroseismology. The telescope will be located in a dome of ~ 4.5 m diameter, with two lucky-imaging cameras at one of the Nasmyth foci and the spectrograph and instrument control computers at a Coud{é} focus, located in an adjacent container. Currently the prototype telescope and instrumentation are undergoing detailed design. Installation at the first site (Tenerife) is expected during mid-late 2010, followed by extensive testing during 2011.

研究の動機と目的

• 太陽に類似した星の高精度径運動速度測定を可能にするために、地上ベースのSONG（Stellar Observations Network Group）ノードのプロトタイプを開発すること。
• 星振動学的測定および径運動法・重力レンズ法による系外惑星探査を目的として、1秒あたり1メートル未満の径運動速度精度を達成すること。
• 8つのノードが経度にわたり分散配置されたグローバルネットワークを通じて、80％近い観測運用率を確保すること。
• 機器を収納する20フィートのコンテナと4.5mのドームを用いた、低コストでコンactな観測所の設計をすること。
• 1つのノードで同時に光度測定と分光測定が可能な、2色ラッキーイメージングカメラとコウデ分光計を用いた観測を可能にすること。

提案手法

• 1m望遠鏡をコウデ焦点に設置し、イオジンセルを内蔵した高分解能分光計を搭載することで、高精度な径運動速度測定を可能にする。
• ナズミススコール焦点に2台のラッキーイメージングカメラを設置し、重力レンズイベントの高空間分解能および高精度光度測定を実現する。
• 分光パスの高スループットを実現するための望遠鏡および機器システムを設計し、1"見かけの視直径での全システムスループットが8％を超えるようにする。
• 連続的なピットル制御およびチルト制御を導入し、分光計のスリットへの照明を安定化させ、システム的バイアスを低減する。
• アーカイブのUVESおよびSARGデータを用いて、IDLベースのデータ還元パイプラインi SONGを開発・テストし、イオジンセルを用いた径運動速度抽出を実現する。
• 振動低減のため、分光計をコンテナから機械的に分離したモジュラーでコンテナ型の外装を採用し、床積みとコストを最小限に抑える。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 V ≈ 1より明るい星に対して、イオジンセル分光計を搭載した1m望遠鏡が、1分間あたり1 m/s未満の径運動速度精度を達成できるか。
• RQ2 8つの地理的に分散配置されたSONGノードからなるネットワークが、時間領域天文学に適したどの程度の観測運用率を達成できるか。
• RQ3 高速CCD（約30 Hz）を用いたラッキーイメージング技術が、混在した領域における重力レンズ光度曲線のための十分な光度測定精度を提供できるか。
• RQ4 システムスループットおよび信号対雑音比が星の等級に従ってどのように変化するかを評価し、径運動速度精度の限界を特定する。
• RQ5 i SONGデータ還元パイプラインが、UVESおよびSARGデータに用いられる最先端の手法と同等の性能を達成できるか。

主な発見

• 信号対雑音比のスケーリングとアーカイブデータの性能に基づき、V ≈ 1より明るい星に対して、SONGプロトタイプは1分間あたり1 m/s未満の径運動速度精度を達成すると予想される。
• i SONGデータ還元パイプラインは、α Cen AのUVESアーカイブデータに対して、1データポイントあたり77 cm/sの径運動速度精度を達成し、Butlerら（2004年）が報告した70 cm/sに近い水準に達している。
• 分光パスの全システムスループットは、1"見かけの視直径で8％を超えると推定され、スリット透過率が120,000に達するため、通常の条件下でスリット損失が小さいことが示唆される。
• イオジンセルと従来のテルルムアルカリ（ThAr）カーブの両方のキャリブレーションが可能であり、最高精度を必要としないプログラムにも柔軟性を提供する。
• プロトタイプノードは2010年半ばにテネリフェに納入予定であり、2010–2011年に全システムの統合とテストが予定されている。
• システムは80％近いネットワーク運用率をサポートするよう設計されており、高周波数・高精度な星振動学的測定と、途切れのない重力レンズ効果の監視が可能になる。