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近赤外線カメラおよび多天体分光計( NICMOS ) は、ハッブル宇宙望遠鏡(HST) に搭載され、1997 年から 1999 年、および 2002 年から 2008 年まで運用された赤外線天文学用の科学機器です。NICMOS によって生成された画像には、光スペクトルの近赤外線部分のデータが含まれています。
NICMOS は、米国アリゾナ大学スチュワード天文台を中心とする NICMOS 機器定義チームによって考案され、設計されました。NICMOS は、ボール エアロスペース & テクノロジーズ社によって構築されたイメージャーおよびマルチオブジェクト分光計であり、HST が波長0.8 ～ 2.4 マイクロメートルの赤外線を観測できるようにし、イメージングおよびスリットレス分光測光機能を提供します。NICMOS には、3 つの光学チャネルに 3 つの近赤外線検出器が含まれており、11、19、および 52 秒角の正方形視野で高解像度 (約 0.1 秒角)、コロナグラフおよび偏光イメージング、およびスリットレス分光法を提供します。各光学チャネルには、サファイア基板に接着された 256×256 ピクセルの水銀カドミウムテルル化赤外線検出器のフォトダイオードアレイが含まれており、4 つの独立した 128×128 象限で読み取られます。[1]
NICMOSは2008年に最後に稼働し、[2] 2009年に設置されてからは広域カメラ3の赤外線チャンネルに大部分が置き換えられました。[3]
制限事項
ハッブル望遠鏡は赤外線性能を目的として設計されていないため、赤外線性能には限界があります。たとえば、鏡はヒーターによって安定した比較的高い温度 (15 °C) に保たれています。
HST は高温望遠鏡です。NICMOS や WFC3 のような冷却焦点面 IR 機器によって収集される IR 背景フラックスは、比較的短い波長では、黄道散乱よりも望遠鏡の熱放射によって支配されます。NICMOS のデータによると、λ ≈ 1.6μm より長い波長では、望遠鏡の背景が黄道背景を超えており、正確な値は空への指向と地球の軌道上の位置によって異なります。[4]
それにもかかわらず、ハッブルの鏡とNICMOSの組み合わせは、当時としては前例のないレベルの近赤外線性能を提供しました。[5]赤外線宇宙望遠鏡のような専用の赤外線望遠鏡は独自の方法で革新的でしたが、主鏡が小さく、NICMOSの設置時には冷却剤がなくなったため使用できませんでした。NICMOSは後に冷蔵庫のような機械冷却装置を使用することでこの問題を克服し、2008年にオフラインになるまで何年も動作させることができました。
NICMOSの歴史
NICMOS は、1997 年の 2 回目のサービス ミッション ( STS-82 ) 中に、宇宙望遠鏡撮像分光器とともにハッブル宇宙望遠鏡に搭載され、以前の 2 つの機器に取って代わりました。その後、NICMOS は、はるかに広い視野 (135 x 127 秒角、または 2.3 x 2.1 分角) を持ち、赤外線までほぼ同じ距離まで到達する広視野カメラ 3に大部分置き換えられました。
赤外線測定を行う際は、機器自体の熱放射による赤外線干渉を避けるために、赤外線検出器を冷却しておく必要があります。NICMOS には極低温デュワーが内蔵されており、固体窒素氷のブロックで検出器を約 61 K に、光学フィルターを約 105 K に冷却します。1997 年に NICMOS が設置されたとき、デュワー フラスコには 230 ポンド (104 kg) の窒素氷のブロックが入っていました。1997 年 3 月 4 日、機器の試運転中に発生した熱ショートにより、1999 年 1 月にデュワーの窒素冷却剤が予想よりも早くなくなりました。
2002年のハッブル宇宙望遠鏡サービスミッション3B（STS-109）では、[6]クライオクーラー、極低温サーキュレーター、外部ラジエーターで構成される代替冷却システムがハッブル宇宙望遠鏡に取り付けられ、現在は極低温ネオンループを通じてNICMOSを冷却しています。NICMOS冷却システム（NCS）は非常に加速されたスケジュールで開発されました（ハッブル宇宙望遠鏡の他の機器ハードウェアが5〜10年かかるのに対し、14か月）。[7] NICMOSはSM 3Bの直後にサービスに復帰しました。[8] [9]
2008 年 9 月に新しいソフトウェアをアップロードしたため、NICMOS 冷却システムを短時間停止する必要がありました。極低温循環装置の問題のため、冷却システムを再起動する試みが数回行われましたが失敗しました。機器の部品が温まるまで 6 週間以上待機し、ネオン循環ループから氷粒子が昇華すると考えられましたが、冷却装置は再び再起動に失敗しました。その後、NASA によって異常検討委員会 (ARB) が招集されました。ARB は、2008 年 9 月の再起動の試み中に氷またはその他の固体粒子がデュワーから循環装置に移動したため循環装置が損傷した可能性があると結論付け、起動パラメータの代替セットを決定しました。2008 年 12 月 16 日 13:30 EST に再起動が成功し、冷却装置は 4 日間動作した後、再度シャットダウンしました。[10] 2009 年 8 月 1 日、冷却装置は再び再起動されました。[11] NICMOSは2010年2月中旬に運用を再開する予定で[12]、2009年10月22日まで運用されたが、その時点でハッブルのデータ処理システムがロックアップしたため望遠鏡は停止した。この運用期間中にNICMOSへの循環流量が大幅に減少し、循環ループが詰まっていることが確認された。流量を減らした状態で運用を続けるとNICMOSの科学研究が制限されるため、循環システムをクリーンなネオンガスでパージして再充填する計画がNASAによって策定された。循環ループには、軌道上でのパージ充填操作用に、追加のネオンタンクと遠隔操作のソレノイドバルブが装備されている。2013年現在、これらのパージ充填操作はまだ実行されていない。[更新が必要]
2009年に導入されたWFC3は、NICMOSを部分的に置き換えるために設計された。[13]
2010 年 6 月 18 日、最新の提案サイクル 18 では NICMOS は科学研究に利用できないことが発表されました。2013 年現在、パージフィル操作を実行するかどうか、また NICMOS が将来科学研究に利用可能かどうかは決定されていません。[更新が必要]
NICMOS は、Rockwell International Electro-Optical Center (現 DRS Technologies) が製造したデバイスの 256×256 ピクセルの画像センサーの名前でもあります。
科学的結果
NICMOSは近赤外線宇宙天文学、特に塵を通して物体を見る能力で知られていました。[5]設置後約23か月間使用され、その寿命は設定された量のクライオクーラントによって制限されていましたが、その後、2002年に新しいクライオクーラーが設置されて数年間使用されました。[5] NICMOSは近赤外線性能と大型ミラーを組み合わせたものです。[5]
NICMOSは、高赤方偏移の銀河やクエーサーを高い空間分解能で調査することを可能にし、これはSTISなどの他の機器と組み合わせて分析する場合に特に有用であり、また恒星集団のより深い調査も可能にした。 [14]惑星科学では、NICMOSは小惑星ベスタ4の南極の衝突盆地を発見するために使用された。[15]（4ベスタはその後、 2010年代にドーン（宇宙船）が周回してより詳しく調査した。）[16]
2009年、古いNICMOS画像が処理され、HR 8799の周囲に太陽系外惑星が存在すると予測された。[17]この系は地球から約130光年離れていると考えられている。[17]
2011年には、高度なデータ処理により、1998年に撮影されたNICMOS画像で同じ恒星の周囲に4つの太陽系外惑星が見えるようになりました。[17]太陽系外惑星はもともと、 2007年から2010年の間にケック望遠鏡とジェミニ北望遠鏡で発見されました。[17]この画像により、太陽系外惑星の軌道をより詳細に分析できるようになりました。太陽系外惑星は、主星の周りを公転するのに数十年、場合によっては地球の数百年かかるためです。[17]
NICMOSは恒星XO-2で太陽系外惑星XO-2bを観測し、2012年にこの太陽系外惑星の分光結果を得ました。[18]これは機器の分光能力を利用したもので、天文学では惑星通過（地球から見て太陽系外惑星が恒星の前を通過する）中の分光法は、その太陽系外惑星の大気の可能性を研究する方法です。[18]
2014年、研究者らは新しい画像処理技術を用いて古いNICMOSデータから惑星円盤を復元した。[19]
シャトルミッション
- STS-82、（年：1997年）導入、NICMOSがGHRSに代わる
- STS-109（2002年）新しいクライオクーラーを搭載し、運用を再開した。[6]
参照
- ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（近赤外線専用望遠鏡）
- 最大の赤外線望遠鏡のリスト
- NICMOSルック
- ハーシェル宇宙望遠鏡（深赤外線宇宙望遠鏡 2009–2013）
- 赤外線アレイカメラ（スピッツァー近赤外線カメラ）
参考文献
- ^ Skinner, Chris J.; Bergeron, Louis E.; Schultz, Alfred B.; MacKenty, John W.; et al. (1998). Fowler, Albert M (ed.). 「HST の NICMOS 検出器の軌道上特性」(PDF) . Proc. SPIE . Infrared Astronomical Instrumentation. 3354 : 2–13. Bibcode :1998SPIE.3354....2S. doi :10.1117/12.317208. S2CID 5778753.
- ^ 「HST Legacy Instruments」。宇宙望遠鏡科学研究所。 2023年1月29日閲覧。
- ^ 「エンジニアがメッセージの問題を検討し、ハッブル宇宙望遠鏡の休止中の装置が起動」TheRegister.com . 2023年1月29日閲覧。
- ^ Robberto, M.; Sivaramakrishnan, A.; Bacinski, JJ; Calzetti, D. ; et al. (2000). Breckinridge, James B.; Jakobsen, Peter (編). 「赤外線望遠鏡としての HST の性能」(PDF) . Proc. SPIE . UV、光学、および IR 宇宙望遠鏡と計測器. 4013 : 386–393. Bibcode :2000SPIE.4013..386R. doi :10.1117/12.394037. S2CID 14992130.
- ^ abcd 「Spaceflight Now | 最新ニュース | ハッブルの赤外線カメラが復活」。
- ^ ab "0302432 - 修理・再構成されたハッブル宇宙望遠鏡がコロンビアの貨物室に停泊". 2016年11月27日時点のオリジナルよりアーカイブ。
- ^ “||||| NICMOS冷却システム |||||”. asd.gsfc.nasa.gov . 2020年6月10日閲覧。
- ^ Jedrich, Nicholas M.; Gregory, Teri; Zimbelman, Darrell F.; Cheng, Edward S.; et al. (2003). Mather, John C (ed.). 「ハッブル宇宙望遠鏡のIR科学を復元するための極低温冷却システム」Proc . SPIE . IR宇宙望遠鏡と計測器。4850 : 1058–1069。Bibcode :2003SPIE.4850.1058J。CiteSeerX 10.1.1.162.1601。doi : 10.1117/12.461805。S2CID 108566881 。
- ^ Swift, Walter L.; McCormack, John A.; Zagarola, Mark V.; Dolan, Francis X.; et al. (2005). 「NICMOS Turbo-Brayton Cryocooler — 軌道上での 2 年間」 Cryocoolers 13. Springer US. pp. 633–639. doi :10.1007/0-387-27533-9. ISBN 978-0-387-23901-9。
- ^ 「NICMOS/NCS ステータス」。宇宙望遠鏡科学研究所。2009 年 1 月 23 日。
- ^ 「ハッブル宇宙望遠鏡の現状報告」NASA 2009年8月5日。
- ^ 「NICMOS Late Breaking News Page」NASA、2009年12月16日。2012年8月5日時点のオリジナルよりアーカイブ。
- ^ MacKenty, JW; Kimble, RA (2003 年 1 月)。HST 広視野カメラ 3 の状況(PDF) (レポート)。アメリカ天文学会ポスターセッション。p. 1。
- ^ 「NASA ハッブル宇宙望遠鏡日報 #4287」。spaceref.com 2007年1月29日。 2023年1月29日閲覧。
- ^ Edward C. Blair (2002). 小惑星: 概要、要約、参考文献。Nova Publishers。p. 115。ISBN 978-1-59033-482-9。
- ^ 「4 ベスタ」NASA太陽系探査。2019年12月19日。 2020年9月7日閲覧。
- ^ abcde NASA - 天文学者、10年前のハッブル宇宙望遠鏡のデータから見つけにくい惑星を発見 - 10.06.11
- ^ ab 「CERN認証」。
- ^ 「天文学的鑑識によりNASAのハッブル宇宙望遠鏡アーカイブで惑星系円盤が発見される」2014年4月24日。
外部リンク
ウィキメディア・コモンズには、近赤外線カメラと多物体分光計に関連するメディアがあります。
- ESA/ハッブルのNICMOS
- ESA/ハッブル宇宙望遠鏡のNICMOSで撮影された画像
- スチュワード天文台の機器チームからの技術情報
- NICMOSセンサーファミリー