[論文レビュー] UVSat: a concept of an ultraviolet/optical photometric satellite

A. Pigulski, A. S. Baran+26 more|arXiv (Cornell University)|Nov 28, 2017

Calibration and Measurement Techniques参考文献 16被引用数 3

ひとこと要約

UVSatは、10 cmの口径を持つ二つの望遠鏡を搭載した宇宙望遠鏡ミッションを提案しており、同時に200–300 nmの紫外線（UV）と500–600 nmの可視光帯域での光度測定を実施する。これにより、1～6か月間にわたり、数百の明るいUV源を広視野かつ高タイムスケールで時間変動観測が可能となる。本ミッションは、長期的かつ高精度なUV光度測定の分野における重要な空白を埋め、星の内部構造の理解、高温星の変動性、および一時的天体の研究分野における飛躍的進展を可能にする。

ABSTRACT

Time-series photometry from space in the ultraviolet can be presently done with only a few platforms, none of which is able to provide wide-field long-term high-cadence photometry. We present a concept of UVSat, a twin space telescope which will be capable to perform this kind of photometry, filling an observational niche. The satellite will host two telescopes, one for observations in the ultraviolet, the other for observations in the optical band. We also briefly show what science can be done with UVSat.

研究の動機と目的

• 現在の宇宙ミッションでは、広視野かつ長期的・高タイムスケールな紫外線光度測定が不足している問題を解決する。
• 質量の大きな星、白色矮星、AGNなどの高温星的天体のUVおよび可視光帯域における時間変動光度測定を可能にする。
• Gaia、Kepler、WSO-UVなどの既存ミッションを補完し、より優れた星のモデル化を実現するため、複数バンド・高精度なUVデータを提供する。
• 質量の大きな星、連星系、および一時的天体の変動性を調査することで、星の内部構造、回転、不透明度効果を解明する。
• UV発光の強い一時的天体、例えば衝撃波解放フレアや潮汐破壊イベントの検出と特徴抽出を促進する。

提案手法

• UVに最適化された望遠鏡（200–300 nm）と可視光用望遠鏡（500–600 nm）を搭載した二重望遠鏡衛星を打ち上げる。両望遠鏡の口径はそれぞれ約10 cmである。
• 両望遠鏡に10° × 10°の視野を確保し、特定の天の川領域を広視野で監視可能にする。
• 1～6か月にわたり、特定の領域を対象として観測を実施し、各標的に対して数秒ごとのタイムスケールで観測を繰り返す。
• 地上のピクセルレベルでのデータ積算、またはsCMOS/CID検出器の使用により、広動態範囲を実現する。
• 1軌道あたり、m(UV) ≈ 11、m(可視光) ≈ 12の星に対して、光度測定精度を約1 mmagに達成する。
• Gaiaの距離測定結果を活用し、観測された変動の物理的解釈および星のモデル化を向上させる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 UV星震動学によって明らかにされる質量の大きな星における対流の過剰拡散および内部回転の程度は何か？
• RQ2 不透明度プロファイルと高速回転が、高温星における振動モードの励起および減衰に与える影響は何か？
• RQ3 O型星、Wolf-Rayet星、および明るい青巨大星における変動の頻度と性質は何か？
• RQ4 UV時間変動光度測定は、連星星や爆発的変星におけるきらめきを検出・特徴づけることができるか？
• RQ5 UV光度測定は、衝撃波解放フレアや超新星爆発の初期段階に関する何を明らかにできるか？

主な発見

• UVSatは、現在のミッションがカバーしていない、広視野かつ長期的・高タイムスケールなUV光度測定を初めて実現し、重要な観測的ニッチを埋める。
• 本ミッションは、m(UV) ≈ 11、m(可視光) ≈ 12の星に対して、約1 mmagの光度測定精度で、数100ものUV発光天体を監視可能となる。
• 二バンド同時測定機能により、脈動星における色-等級関係やモード同定に不可欠なUVおよび可視光同時光度測定が可能となる。
• UVSatは、特にコアの過剰拡散、回転プロファイル、不透明度の不一致を解明するため、質量の大きな星の詳細な星震動モデル化を可能にする。
• 本ミッションは、衝撃波解放フレア、超高出力超新星、および潮汐破壊イベントなど、UV時間変動観測でめったに観測されないUV一時的天体を検出・特徴づける。
• UVSatは、距離が既知の対象に対して高精度な光度測定を提供することで、Gaiaを補完し、星の変動の物理的解釈を著しく向上させる。