ジェミニ天文台

ジェミニ天文台

ハワイの北ふたご座とチリの南ふたご座
別名	国際ジェミニ天文台
名前の由来	ジェミニ
組織	ジェミニコンソーシアム（NSF -米国、NRC-カナダ、CONICYT-チリ、MCTI-ブラジル、MCTIP-アルゼンチン、KASI-韓国）およびAURA
位置	Mauna Kea Access Rd、ハワイ、米国 セロパチョン、チリ
座標	19°49′26″N 155°28′11″W / 19.82396°N 155.46984°W / 19.82396; -155.46984 (ジェミニ北天文台) 30°14′27″S 70°44′12″W / 30.24073°S 70.73659°W / -30.24073; -70.73659 (ジェミニ南天文台)
高度	4,213 m (13,822 フィート) 2,722 m (8,930 フィート)
設立	2000
Webサイト	ジェミニ
望遠鏡
双子座北 8.1mカセグレン反射望遠鏡 ジェミニサウス 8.1mカセグレン反射望遠鏡
コモンズの関連メディア
[Wikidataで編集]

ジェミニ天文台は、ハワイとチリにそれぞれ設置された、口径8.1メートル（26.6フィート）の望遠鏡2台、ジェミニ北望遠鏡とジェミニ南望遠鏡で構成されています。この双子の望遠鏡は、北半球と南半球の空を広範囲にカバーしており、天文学者が利用できる最も先進的な光学/赤外線望遠鏡の1つに数えられています。（最大の光学反射望遠鏡のリストを参照）。

この天文台は、アメリカ合衆国国立科学財団(NSF) 、カナダ国立研究会議、チリのCONICYT 、ブラジルのMCTI 、アルゼンチンのMCTIP 、および大韓民国の韓国天文宇宙科学研究院 (KASI)によって所有および運営されている。NSFは主な資金提供者であり、必要なリソースの約70%を提供している。天文学研究大学協会(AURA) は、NSFとの協力協定を通じて天文台の運営と保守を管理しており、国際パートナーに代わって執行機関として機能している。NSFのNOIRLabは、地上の夜間光学天文学の米国国立センターであり、そのプログラムの1つとしてジェミニを運営している。^[1]

ジェミニ望遠鏡は最新の機器を備え、光学性能と近赤外線性能に優れています。大気によるぼやけを補正するために適応光学技術を活用しています。特に、ジェミニは広視野適応光学支援赤外線画像撮影でリードしており、最近ジェミニ プラネット イメージャーを導入しました。これにより、研究者は主星に比べて極めて暗い太陽系外惑星を直接観察し、研究することができます。ジェミニは、太陽系、太陽系外惑星、星の形成と進化、銀河の構造とダイナミクス、超大質量ブラックホール、遠方のクエーサー、大規模な宇宙の構造など、現代天文学のさまざまな領域にわたる研究をサポートしています。

以前は、オーストラリアとイギリスもジェミニ天文台のパートナーシップに参加していました。しかし、イギリスは2012年末に資金提供を撤回しました。それに応じて、天文台は運用コストを大幅に削減し、運用を合理化し、両方のサイトで省エネ対策を実施しました。さらに、両方の望遠鏡は現在、ハワイのヒロとチリのラセレナにある基地施設運用センターから遠隔操作されています。2018年、KASIはジェミニ天文台の完全な参加者になる契約を締結しました。^[2]

ジェミニ天文台の国際本部と北部運用センターは、ハワイ州ヒロのハワイ大学ヒロ・ユニバーシティ・パーク内にあります。南部運用センターは、チリのラ・セレナ近郊のセロ・トロロ米州天文台(CTIO) キャンパス内にあります。

• 「ジェミニ北」望遠鏡は、正式にはフレデリック・C・ジレット・ジェミニ望遠鏡^{[3]と呼ばれ、他の多くの望遠鏡とともに}ハワイのマウナケア山に設置されています。この場所は、標高4,200メートル（13,800フィート）の休火山の上にある優れた大気条件（安定し、乾燥しており、めったに曇らない）により、優れた観測条件を提供します。 1999年に最初の光が見られ、2000年に科学的な運用が開始されました。

• 「ジェミニ サウス」望遠鏡は、チリの アンデス山脈にあるセロ パチョンと呼ばれる山の標高 2,700 メートル (8,900 フィート) 以上の場所にあります。空気が非常に乾燥しており、雲がほとんどないため、ここも望遠鏡の設置場所として最適です (この場所も、南天体物理研究望遠鏡(SOAR) やセロ トロロ インターアメリカン天文台など、他のいくつかの天文台と共有されています)。ジェミニ サウスは 2000 年に初めて観測されました。

2 つの望遠鏡を合わせると、天の極付近の 2 つの領域を除いてほぼすべての空をカバーできます。Gemini North は赤緯+89 度より北を向くことはできず、Gemini South は赤緯 -89 度より南を向くことはできません。

ジェミニ望遠鏡はいずれも、レーザーガイドスター、補償光学、多共役補償光学、多天体分光法など、光学天文学および近赤外線天文学で世界をリードする性能を提供するさまざまな技術を採用しています。さらに、各望遠鏡のミラーに施された高度な保護銀コーティング、使用されている小型の副ミラー（焦点比は f16）、および各サイトに設置された高度な換気システムにより、非常に高品質の赤外線観測が可能です。

2つの望遠鏡の建設には約1億8,700万ドルの費用がかかったと推定されており、ジェミニ望遠鏡1台あたりの1晩の観測価値は数万ドルに上る。^[4]

2 つの 8 メートルのミラー ブランクは、それぞれ 22 t (24 米トン) を超える重さがあり、コーニングの超低膨張ガラスで製造されました。各ブランクは、一連の小さな六角形のピースを融合し、その後たるませて作られました。この作業は、ニューヨーク州北部にあるコーニングのカントン工場で行われました。ブランクはその後、最終的な研磨と磨きのために、パリ南部にある REOSC に船で輸送されました。

設計中にコスト削減のために下された決定の 1 つは、2 つのナスミスプラットフォームを廃止することでした。これにより、カセグレン式装置に固有のサイズと質量の要件により、高解像度分光器や適応光学システムなどの装置の構築がはるかに困難になります。大型装置の設計におけるさらなる課題は、望遠鏡の全体的なバランスを維持するために、特定の質量と質量中心の位置が必要であることです。

2007 年 11 月、英国の科学技術施設評議会(STFC) が、年間 400 万ポンドを節約するために、望遠鏡の運営コンソーシアムからの脱退を目指すことを提案したことが発表されました。2008 年 1 月のコンソーシアム会議で、英国は 2007 年 2 月 28 日付けでジェミニ パートナーシップおよびジェミニ天文台協定から正式に脱退するという結論が出されました。^[要出典] この決定により天文台の予算は大幅に混乱し、当時開発中だった機器のうち少なくとも 1 つ、高精度視線速度分光器がキャンセルされました。

英国が協定を破棄した理由は完全に財政上の問題だったため、国民に天文学予算の削減に反対するよう呼びかけた「天文学を守れ」運動^[5]など、世論の反発が起きた。英国はジェミニ計画からの離脱の決定を再考し、協定への復帰を要請し、2008年2月27日に正式に復帰が認められた。しかし、2009年12月、資金不足が続いているため、英国は2012年にジェミニ計画から離脱し、他のいくつかの国際科学パートナーシップも終了することが発表された^{[6] 。}

ジェミニの初代所長はマット・マウンテンで、11年間その職を務めた後、2005年9月に宇宙望遠鏡科学研究所（ STScI）の所長に就任した。彼の後任にはジャン＝ルネ・ロイが9か月間務め、^[7]その後、ダグ・シモンズが2006年6月から2011年5月まで所長を務めた。彼の後任には、WMケック天文台の元所長で当時引退していたフレッド・チャフィーが暫定的に任命された。チャフィーの後任には2012年8月にマーカス・キスラー＝パティグが就任し、^[8] 2017年6月までその職を務めた。ローラ・フェラレーゼ^[9]は2017年7月に暫定的にキスラー＝パティグの後任となった。ジェニファー・ロッツは2018年9月6日に所長に就任したが、2024年に退任し、STScIの所長として5年間の任期を開始した。 2024年1月にスコット・ダームが暫定ディレクターに就任した。^[10]

天文台は、ジェミニ国際協定で定義されているように、ジェミニ委員会によって運営されています。委員会は、科学技術諮問小委員会 (STAC) と財務小委員会からの助言を得て、天文台の予算方針の範囲を設定し、幅広い監督機能を実行します。米国は、ジェミニ委員会の 13 議席のうち 6 議席を占めています。委員会の米国メンバーの任期は通常 3 年で、米国コミュニティをジェミニの運用と開発のあらゆる側面で代表する国立科学財団(NSF) によって採用および指名されます。ジェミニは現在、NSF からの助成金を通じてパートナーシップに代わって、天文学研究大学協会 (AURA) によって管理されています。AURA は、1990 年代の建設以来、ジェミニを運営してきました。

NSF は執行機関として機能し、国際参加者を代表して行動します。NSF はジェミニ委員会に 1 議席を持ち、追加の NSF 職員が委員会の事務局長を務めます。プログラム管理は NSF プログラム オフィサーの責任です。プログラム オフィサーは、天文台の運営と開発活動を監視し、ジェミニ諮問委員会に米国の科学者を指名し、パートナーシップを代表してレビューを実施し、資金提供活動、レポート、契約を承認します。

ジェミニ望遠鏡は両方とも、最先端の高度な適応光学システムを採用しています。ジェミニNは、カナダで構築されたALTAIRシステムを日常的に使用しており、22.5秒角の視野で30〜45％のストレール比を達成し、NIRI、NIFS、GNIRSにデータを送信できます。 ^{[11]自然またはレーザーガイド星を使用できます。NIRIと協力して、} HR8799bの発見に貢献しました。

ジェミニSでは、ジェミニ多共役適応光学システム（GeMS）をFLAMINGOS-2近赤外線撮像装置および分光計、またはジェミニ南適応光学撮像装置（GSAOI）と組み合わせて使用​​​​できます。GSAOIは、1分角スケールの視野に均一で回折限界の画像品質を提供します。GeMSは2011年12月16日に初光を達成しました。^[12] 5つのレーザーガイド星の星座を使用して、87秒角の正方形の視野でHバンドで0.08秒角のFWHMを 達成しました。

ジェミニでは適応型副鏡の搭載が検討されており、^[13]取り付けられた望遠鏡のすべての機器に適切な適応光学補正（80%の時間で20パーセンタイルレベルの自然シーイングに相当）を提供する。しかし、2017年現在^{[アップデート]}、どちらの望遠鏡にもそのようなアップグレードを実施する計画はない。

近年、ジェミニ委員会は、各望遠鏡でサポートできる機器を 4 つだけにするよう天文台に指示しました。ジェミニ N とジェミニ S は本質的に同一であるため、天文台は 2 つのサイト間で機器を移動することができ、定期的にそうしています。最も人気のある機器の 2 つは、各望遠鏡に搭載されているジェミニ多天体分光器(GMOS) です。スコットランドのエジンバラで英国天文学技術センターによって構築されたこれらの機器は、^[要出典]、多天体分光法、長スリット分光法、イメージング、および光波長での積分フィールド分光法を提供します。各機器の検出器は最近、浜松ホトニクスのデバイスにアップグレードされ、光スペクトルの遠赤外領域 (700～1,000 nm) での性能が大幅に向上しました。^[16]

近赤外線画像と分光法は、NIRI、NIFS、GNIRS、FLAMINGOS-2、GSAOIなどの機器によって提供されています。これらの機器の利用可能性と詳細な説明は、ジェミニ天文台のWebサイトに掲載されています。^[17]

ジェミニで最もエキサイティングな新しい機器の1つは、GPI、ジェミニ惑星イメージャーです。^[18] GPIは、ExAOC極限適応光学コロナグラフ提案の要件を満たすために、米国とカナダの機関のコンソーシアムによって構築されました。GPIは極限適応光学イメージング偏光計/積分場分光計であり、0.9〜2.4ミクロンの回折限界データを提供します。GPIは、ホスト星の100万分の1の明るさの近くの星の周りの惑星を直接画像化できます。

ジェミニは、積極的なビジター機器プログラムもサポートしています。機器は、どちらかの望遠鏡に短期間持ち込まれ、機器チームによる特定の観測プログラムに使用されます。ジェミニへのアクセスと引き換えに、機器はジェミニ コミュニティ全体に公開され、他の科学プロジェクトに使用できます。このプログラムを利用した機器には、差分スペックル サーベイ機器 (DSSI)、フェニックス近赤外線エシェル分光計、TEXES 中赤外線分光計などがあります。カナダ フランス ハワイ望遠鏡(CFHT)の地下にある ESPaDOnS 分光器も、CFHT から移動することはありませんが、「ビジター機器」として使用されています。この機器は、270 メートルの長さの光ファイバーを介してジェミニ ノースに接続されています。GRACES として知られるこの配置により、8 メートル クラスの望遠鏡で非常に高解像度の光学分光法が実現します。

ジェミニの銀コーティングと赤外線最適化により、スペクトルの中赤外線部分 (5～27  μm ) での高感度観測が可能になります。歴史的に、中赤外線観測はジェミニ サウスの T-ReCS とジェミニ ノースの Michelle を使用して行われてきました。どちらの機器も画像化と分光機能を備えていますが、現在^{[いつ? ]}ジェミニではどちらも使用されていません。

ジェミニ計画の機器開発の第一段階は順調に進まず、スケジュールは数年遅れ、予算は2倍も超過することもあった。2003年には、機器開発プロセスがアスペン報告書で再分析され、^[19]例えば、機器開発者が予定通りに機器を納品すれば望遠鏡のかなりの時間を確保でき、機器の遅延でその時間を失うというインセンティブプログラムが導入された。

広視野多天体分光器は、かなりの科学的支持を得たが、望遠鏡の設計に大きな変更が必要となり、実質的には望遠鏡の1つをその装置専用にする必要があった。このプロジェクトは2009年に終了した。^[20]

2012年1月、ジェミニ天文台は新たな機器開発の段階に入りました。^[21] このプロセスにより、GHOSTと呼ばれる高解像度の光学分光器が開発され、2022年4月に運用が開始され、2022年6月に天空科学観測の運用が開始される予定です。^[22]

ジェミニ天文台の主な使命は、参加国すべての天文学コミュニティに奉仕することです。実際、この天文台は、多くの参加国に大型光学/赤外線望遠鏡への一般アクセスの大部分を提供しており、米国で唯一の一般公開8メートル級施設となっています。この天文台は、国立ジェミニ事務所 (NGO) を通じてコミュニティに働きかけており、米国事務所はツーソンの国立光学天文台にあります。NGO は、提案の準備からデータの取得、整理、分析まで、ユーザーに対して一般的なサポートを提供します。

2 台の望遠鏡は、毎年 400 件を超える個別の科学プロジェクトにデータを提供し、そのうち 3 分の 2 以上は米国の天文学者が主導しています。最高ランクの「バンド 1」の提案の約 50 ～ 70 % は、毎年 100 % 完了します。利用可能な時間 (晴天時) の約 90 % は科学研究に使用され、残りは定期メンテナンスに割り当てられるか、予期せぬ技術的障害で失われます。

ジェミニは近年、革新的な新しい観測モードを開発しました。これには、大量の望遠鏡時間に対する要求をサポートする「Large and Long」プログラムや、望遠鏡への迅速なアクセスを提供する「Fast Turnaround」プログラムが含まれます。これらのモードやその他のモードはジェミニの取締役会によって承認されており、ユーザーコミュニティに好評を博しています。2015 年には、利用可能な望遠鏡時間の最大 20 パーセントが Large and Long プログラムに使用され、観測時間で言えば、対応可能な 5 倍のユーザー需要を集めました。同じ期間に、望遠鏡時間の約 10 パーセントが Fast Turnaround プログラムに割り当てられましたが、2015 年後半には 1.6 倍の申し込み超過となりました。2015 年には、ジェミニの残りの米国時間割り当ては、近年と一致して約 2 倍の申し込み超過となりました。

2010年、米国国立研究会議（NRC）は、天文学と天体物理学における6回目の10年規模調査を実施し、現在の10年間の主要な科学的課題と新しい取り組みを勧告した。NRCの勧告と現在のプログラムはどちらもその後の予算予測内に収めることができなかったため、国立科学財団（NSF）の天文科学部門は、数学および物理科学局（MPS）の諮問委員会を通じて、コミュニティベースのポートフォリオレビューを実施し、10年規模調査の科学的課題に最もよく対応する実施勧告を行った。その結果得られた報告書「今後10年間の天文学の進歩：機会と課題」^[23]は2012年8月に発表され、NSFが資金提供するすべての主要な望遠鏡施設に関する勧告が含まれていた。ポートフォリオレビュー委員会の報告書は、ジェミニ天文台を米国の将来の天文学研究資源の重要な構成要素として位置付け、少なくとも今後数年間は米国が国際パートナーシップにおいて過半数のシェアを保持することを勧告した。しかし、検討された制約を考慮して、委員会は、ジェミニ計画への米国の貢献を2017年以降は制限することを勧告した。

NSFはその後、国立研究会議に「大型シノプティック・サーベイ望遠鏡の時代における米国の光学/赤外線システムを最適化する戦略」と題する研究を委託した。^{[24]この報告書では、大型シノプティック}・サーベイ望遠鏡（LSST） の時代の早い段階で、ジェミニ・サウスが微光天体の分光観測に適した位置にあることを確実にするために、NSFがジェミニのパートナーと協力することを勧告した。今後5～6年にわたる次世代中解像度分光器の開発に対する天文台支援は、この勧告に直接対処するものである。

2015年後半に新しい国際協定が締結され、2016年から2021年までの期間、5つの署名国（米国、カナダ、アルゼンチン、ブラジル、チリ）からの支援が確保されました。オーストラリアは2015年にジェミニ天文台のパートナーシップから撤退し、韓国は2018年にパートナーシップに加わりました。現在有効な国際協定は、2020年11月に締結され、6つの署名国（アルゼンチン、ブラジル、カナダ、チリ、韓国、米国）が参加しており、協定は2026年末まで有効です。

ジェミニは、スウィフト宇宙望遠鏡（2018年からはニール・ゲーレルス・スウィフト天文台とも呼ばれる）やヒルトナー望遠鏡（MDM天文台）とともに、核の突発現象のオンを観測した望遠鏡の一つである。^[25]この突発現象はPS1-13cbeと呼ばれ、銀河SDSS J222153.87+003054.2に位置していた^。[25]

2022年10月22日、ジェミニ北望遠鏡の8.1m主鏡が、再コーティング前の銀コーティングを剥がすために洗浄カート上で移動中に地震拘束装置に接触して損傷した。主鏡の下端と縁に2つの欠けが発生した。^[26]これはその後、数ヶ月のダウンタイムの後に修復され、2023年6月2日に性能や品質の低下なしに再び観測された。^[27]

• クロンベルガー 61
• 最大の光学反射望遠鏡のリスト
• マウナケア天文台

ウィキメディア・コモンズには、ジェミニ天文台に関連するメディアがあります。

• 公式サイト
• ジェミニ天文台画像ギャラリー
• 英国がジェミニのパートナーとして復帰
• 天文学を保存 2013-08-08ウェイバックマシンでアーカイブ
• ジェミニパートナーシップの英国最新情報
• 英国とのパートナーシップ問題の解決
• ジェミニ天文台とその他のマウナケア天文台の写真。マイケル・J・ウェスト著『A Gentle Rain of Starlight: The Story of Astronomy on Mauna Kea 』より。ISBN 0-931548-99-3。 
• 「科学研究費の削減が英国の天文学者に打撃」^{[リンク切れ‍ ]}  —デイリー・テレグラフ