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NIRCam（近赤外線カメラ）は、ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡に搭載された装置です。0.6～ 5μmの波長で撮影する装置と 、18枚の鏡を1枚として機能させるための波面センサーという2つの主要な役割があります。[1] [2]つまり、これはカメラであり、主鏡の18枚のセグメントを位置合わせするための情報を提供するためにも使用されます。[3]これは、10個の水銀カドミウムテルル化物（HgCdTe）検出器アレイを備えた赤外線カメラで、各アレイには2048×2048ピクセルのアレイがあります。[1] [2]カメラの視野は2.2×2.2 分角で、角度分解能は 2μmで0.07秒角です。 [1] NIRCamにはコロナグラフも装備されており、恒星の近くにある太陽系外惑星のデータ収集に役立ちます。コロナグラフは光を遮断するため、より明るい物体の近くにあるものを撮影するのに役立ちます。[2]
NIRCamは統合科学機器モジュール（ISIM）に収納されており、支柱で取り付けられています。[3] [4] [5] [6] NIRCamは37 K（-236.2 °C、-393.1 °F）で動作するように設計されているため、この波長の赤外線を検出できます。[ 3 ] [7] NIRCamは支柱でISIMに接続されており、熱ストラップが放熱器に接続され、温度を維持するのに役立ちます。[3]焦点面電子機器は290 Kで動作しました。[3]
NIRCamは、10,000秒の露出（約2.8時間）で、等級+29の暗い物体を観測できるはずです。[8]この観測は、0.6〜5μm（600〜5000nm）の波長の光で行われます 。 [ 4] 2つの視野で観測でき、どちらの側でも画像化するか、波面センシング機器の分光機能から行うことができます。[9]波面センシングは、平均的な人間の髪の毛の太さよりもはるかに細かいです。[10]少なくとも93ナノメートルの精度で実行する必要があり、テストでは32〜52nmを達成しました。[10]人間の髪の毛の太さは数千ナノメートルです。[10]
主要
コンポーネント
波面センサーの構成要素には以下が含まれる: [9]
- 分散型ハルトマンセンサー
- 2.5～5.0 μm 範囲のスリットレス分光用グリズム
- 弱いレンズ
NIRCamの構成要素: [11]
- ピックオフミラー
- コロナグラフ
- 第一折り鏡
- コリメータレンズ
- ダイクロイックビームスプリッター
- 長波フィルターホイール
- 長波カメラレンズ群
- 長波焦点面
- 短波フィルターホイールアセンブリ
- 短波カメラレンズ群
- 短波折り畳みミラー
- 瞳孔結像レンズ
- 短波焦点面
概要
NIRCam には冗長性のために 2 つの完全な光学系があります。[3] 2 つの側面は同時に動作し、2 つの別々の空の領域を観測できます。2 つの側面は、サイド A とサイド B と呼ばれます。[3]内部光学系で使用されるレンズは、トリプレット屈折望遠鏡です。 [ 3]レンズの材料は、フッ化リチウム(LiF)、フッ化バリウム(BaF 2 )、およびセレン化亜鉛(ZnSe) です。[3]トリプレット レンズはコリメート光学系です。[12]最大のレンズの有効口径は 90 mm です。[12]
観測される波長範囲は、短波長帯と長波長帯に分かれています。[13]短波長帯は 0.6 ～ 2.3 μm、長波長帯は 2.4 ～ 5 μm で、どちらも同じ視野とコロナグラフへのアクセスが可能です。[13] NIRCam の各サイドは、短波長と長波長の両方で 2.2 分角 x 2.2 分の空の領域を観測しますが、短波長アームの解像度は 2 倍です。[12]長波長アームにはサイドごとに 1 つのアレイ (全体で 2 つ) があり、短波長アームにはサイドごとに 4 つのアレイ (全体で 8 つ) があります。[12]サイド A とサイド B は独自の視野を持っていますが、互いに隣接しています。[12]つまり、カメラは隣り合った 2.2 分角の広い視野を 2 つ観測し、これらの各ビューは短波長と長波長で同時に観測され、短波長アームの解像度は長波長アームの 2 倍になります。[12]
設計と製造
NIRCamの製造者は、アリゾナ大学、ロッキード・マーティン社、テレダイン・テクノロジーズ社で、米国宇宙機関NASAと協力している。[2]ロッキード・マーティン社がデバイスのテストと組み立てを行った。[11]テレダイン・テクノロジーズ社は、10個の水銀カドミウムテルル化物（HgCdTe）検出器アレイを設計・製造した。[14] NIRCamは2013年7月に完成し、JWSTプロジェクトを管理するNASAのセンターであるゴダード宇宙飛行センターに出荷された。[7]
NIRCam の 4 つの主要な科学目標は次のとおりです。
- 最初の発光体の形成と進化を探り、宇宙の再イオン化の歴史を明らかにします。
- 現在見られる天体（銀河、活動銀河、銀河団）が、初期宇宙に存在したガス、星、金属からどのように形成され、進化したかを決定します。
- 星と惑星系の誕生についての理解を深めます。
- 地球上の生命の構成要素の起源を理解することを目標に、太陽系内の物体の物理的および化学的状態を研究します。
— ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）の近赤外線カメラ（NIRCam）による科学的機会、ビークマン他[15]
エレクトロニクス
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画像センサー（焦点面アレイ）からのデータは焦点面電子機器によって収集され、ISIMコンピュータに送信されます。[3] FPEとISIMコンピュータ間のデータはSpaceWire接続によって転送されます。[3]機器制御電子機器（ICE）もあります。[3]焦点面アレイには4000万画素が含まれています。[7]
FPEはFPAに対して以下のものを提供または監視します。[7]
フィルター
NIRcamにはフィルターホイールが内蔵されており、光学系から入ってきた光がセンサーに記録される前にフィルターに通される。 [15]フィルターには一定の範囲の光だけを通過させ、他の周波数を遮断する機能がある。これによりNIRCamのオペレーターは望遠鏡で観測する際にどの周波数を観測するかをある程度制御できる。[15]
複数のフィルターを使用することで、遠方の銀河の赤方偏移を測光によって推定することができます。[15]
NIRcamフィルター: [16] [17]
- 短波長チャネル（0.6～2.3μm）
- F070W – 汎用
- F090W – 汎用
- F115W – 汎用
- F140M – 冷たい星、H 2 O、CH
4 - F150W – 汎用
- F150W2 – F162M、F164N、DHS用ブロッキングフィルター
- F162M – クールスター、 H 2 O用オフバンド
- F164N – [FeII]
- F182M – 冷たい星、H 2 O、CH
4 - F187N – パアルファ
- F200W – 汎用
- F210M – H 2 O、CH
4 - F212N – H
2
- 長波長チャネル（2.4～5.0μm）
- F250M – CH
4、連続体 - F277W – 汎用
- F300M – ウォーターアイス
- F322W2 – 背景最小。主にグリズムで使用されます。F323N 用のブロッキング フィルター。
- F323N – H
2 - F335M – PAH、CH
4 - F356W – 汎用
- F360M – 褐色矮星、惑星、連続体
- F405N – Brアルファ
- F410M – 褐色矮星、惑星、H 2 O、CH
4 - F430M – CO2、N2
- F444W – 汎用。F405N、F466N、F470N 用のブロッキング フィルター。
- F460M – CO
- F466N – CO
- F470N – H
2 - F480M – 褐色矮星、惑星、連続体
ラベル付き図
参照
- 光学望遠鏡要素
- ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡のタイムライン
- 近赤外線カメラと多天体分光計（廃止された NIR ハッブル観測装置）
- 広視野カメラ 3 (現在の NIR ハッブル観測装置)
- MIRI（中間赤外線装置）（JWSTの5～28μmカメラ/分光器）
- 赤外線アレイカメラ（スピッツァー近赤外線～中赤外線カメラ）
参考文献
- ^ abc "NIRCAM" . 2016年12月5日閲覧。
- ^ abcd 「ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡」 。 2016年12月5日閲覧。
- ^ abcdefghijkl 「NIRCam Instrument Overview」NASA . 2023年3月9日閲覧。
- ^ ab "NIRCAM" . 2016年12月6日閲覧。
- ^ 「ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡」 。 2016年12月6日閲覧。
- ^ 「Instruments and ISIM (Integrated Science Instrument Module) Webb/NASA」。2016年12月3日時点のオリジナルよりアーカイブ。2016年12月6日閲覧。
- ^ abcd "NirCam". www.lockheedmartin.com . 2017年1月21日閲覧。
- ^ 「宇宙で最も遠い超新星の検出」（PDF） 。 2022年11月12日閲覧。
- ^ ab Greene, Thomas P.; Chu, Laurie; Egami, Eiichi; Hodapp, Klaus W.; Kelly, Douglas M.; Leisenring, Jarron; Rieke, Marcia; Robberto, Massimo; Schlawin, Everett; Stansberry, John (2016). 「James Webb Space Telescope Near-Infrared Camera (JWST NIRCam) によるスリットレス分光法」。MacEwen, Howard A; Fazio, Giovanni G; Lystrup, Makenzie; Batalha, Natalie; Siegler, Nicholas; Tong, Edward C (eds.)。宇宙望遠鏡と計測機器 2016: 光学、赤外線、ミリ波。第 9904 巻。pp. 99040E。arXiv : 1606.04161。土井：10.1117/12.2231347。S2CID 119271990。
- ^ abc 「ロッキード・マーティン、NASA望遠鏡向けに史上最も高感度の赤外線機器の1つを準備」www.lockheedmartin.com 。 2017年1月21日閲覧。
- ^ ab “NIRCam for JWST”。2021年11月3日時点のオリジナルよりアーカイブ。2016年12月5日閲覧。
- ^ abcdef 「NIRCam Instrument Overview」（PDF） 。 2016年11月17日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。 2016年12月9日閲覧。
- ^ ab "JWST – eoPortal ディレクトリ – 衛星ミッション".
- ^ 「NIRCam 検出器の概要」。JWSTユーザー ドキュメント。
- ^ abcd 「ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）の近赤外線カメラ（NIRCam）による科学的機会」（PDF）。2022年11月12日閲覧。
- ^ 「NIRCam」.
- ^ 「NIRCam フィルター – JWST ユーザードキュメント」。jwst -docs.stsci.edu 。2022年8 月 6 日閲覧。
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 (NIRCam)に関連するメディアがあります。
- JWST NASA ウェブサイト – NIRCam
- NIRCam は 2021-11-03 にWayback Machineでアーカイブされました
- Flickr の NIRCam ギャラリー
- NIRCam ポケット ガイド (2 ページ .pdf)
- ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡近赤外線カメラ (JWST NIRCam) によるスリットレス分光法