NIRCamは2013年に終了した。
2014年にNIRCamが設置されるNIRCam (近赤外線カメラ)は、ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡に搭載されている機器です。0.6～5 μmの波長でイメージャーとして、また 18 セクションのミラーが一体となって機能するように波面センサーとして、2 つの主要なタスクがあります。[ 1 ] [ 2 ]つまり、カメラであると同時に、主鏡の 18 セグメントを位置合わせするための情報を提供する役割も担っています。[ 3 ]これは、10 個の水銀カドミウムテルル(HgCdTe) 検出器アレイを備えた赤外線カメラで、各アレイは 2048×2048 ピクセルのアレイを備えています。[ 1 ] [ 2 ]カメラの視野は 2.2×2.2分角で、 2 μm での角度分解能は 0.07秒角です。[ 1 ] NIRCam にはコロナグラフも搭載されており、恒星の近くにある系外惑星のデータを収集するのに役立ちます。コロナグラフは明るい物体の光を遮断するため、その隣にある明るい物体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）内に収容されています。NIRCamは、支柱構造の運動学的マウントシステムによってISIMに機械的に接続されています。NIRCam光学ベンチアセンブリをISIM構造および放熱器に接続する熱ストラップがあります。[ 4 ] 32 K（-241.2 °C、-402.1 °F）から37 K（-236.2 °C、-393.1 °F）の間で動作するように設計されています。[ 5 ]焦点面電子機器は290 Kで動作します。 [ 4 ]
NIRCamは、10,000秒（約2.8時間）の露光で+29等級の暗い天体も観測できるはずです 。[ 6 ]この観測は、0.6～5μm （600～5000nm ）の波長の光で行われます。[ 7 ] 2つの視野で観測でき、どちらの側でも画像化、または波面センシング装置の機能により分光を行うことができます。[ 8 ]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。[ 9 ]少なくとも93ナノメートルの精度で動作する必要があり、テストでは32～52nmの精度を達成しています。[ 9 ]人間の髪の毛は数千ナノメートルの幅があります。[ 9 ]
主要
コンポーネント
NIRCamエンジニアリングテストユニット。コリメートレンズやミラーなど、NIRCamの内部光学系の一部が示されている。波面センサーの構成要素には以下が含まれます。[ 8 ]
- 分散型ハルトマンセンサー
- 2.5～5.0 μmの波長範囲におけるスリットレス分光法のためのグリズム
- 弱いレンズ
NIRCAMモジュールのCADモデルNIRCamの構成要素：[ 10 ]
- 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
- 長波長焦点面
- 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
- 短波長折り返し鏡
- 瞳孔結像レンズ
- 短波長焦点面
概要
ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の観測機器と、波長ごとの観測範囲を示すインフォグラフィックNIRCamには冗長性のために2つの完全な光学システムがあります。[ 3 ]両側は同時に動作し、空の2つの異なる領域を観測できます。両側は A側と B側と呼ばれます。 [ 3 ]内部光学系で使用されているレンズはトリプレット屈折レンズです。[ 3 ]レンズの材料は、フッ化リチウム（LiF）、フッ化バリウム（BaF2 ）、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。[ 11 ]最大のレンズ の有効開口は90 mmです。[ 11 ]
観測される波長範囲は、短波長帯と長波長帯に分けられます。[ 12 ]短波長帯は 0.6 ～ 2.3 μm、長波長帯は 2.4 ～ 5 μm です。どちらも同じ視野を持ち、コロナグラフにアクセスできます。[ 12 ] NIRCam の各側は、短波長と長波長の両方で 2.2 分角 × 2.2 分角の空の領域を観測しますが、短波長アームの解像度は長波長アームの 2 倍です。[ 11 ]長波長アームには各側に 1 つのアレイ (合計 2 つ) があり、短波長アームには各側に 4 つのアレイ (合計 8 つ) があります。[ 11 ]サイド A とサイド B はそれぞれ独自の視野を持ちますが、互いに隣接しています。[ 11 ]つまり、カメラは 互いに隣接する 2 つの 2.2 分角の視野を観測し、これらの視野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 倍です。[ 11 ]
設計および製造
NIRCam の製作者は、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あり、米国宇宙機関 NASA と協力しています。[ 2 ]ロッキード・マーティン社が装置のテストと組み立てを行いました。[ 10 ]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 (HgCdTe) 検出器アレイを設計および製造しました。[ 13 ] 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ました。[ 14 ]
NIRCamの4つの主要な科学目標は以下のとおりです。
- 最初の発光体の形成と進化を探究し、宇宙の再電離の歴史を明らかにする。
- 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、恒星、金属からどのように形成され、進化してきたかを解明する。
- 恒星や惑星系の誕生に関する理解を深める。
- 太陽系内の天体の物理的・化学的状態を研究し、地球上の生命の構成要素の起源を理解することを目的とする。
—ジェームズ・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、Biechman 他[ 15 ]
エレクトロニクス
NIRCam焦点面アセンブリ（FPA）の検査の様子、2013年画像センサー（焦点面アレイ）からのデータは焦点面エレクトロニクスによって収集され、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 ]また、機器制御エレクトロニクス（ICE）もあります。[ 3 ]焦点面アレイには4000万ピクセルが含まれています。[ 14 ]
FPEはFPAに対して以下のものを提供または監視します。[ 14 ]
フィルター
NIRCam + JWST光学望遠鏡素子（OTE）フィルターのスループットNIRcamには、光学系から入ってくる光をセンサーで記録する前にフィルターに通すフィルターホイールが付属しています。 [ 15 ]フィルターには、特定の周波数範囲の光を通し、他の周波数を遮断する機能があります。これにより、NIRCamの操作者は望遠鏡で観測を行う際に、どの周波数を観測するかをある程度制御できます。[ 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る。[ 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 – 低温の星、H₂O 、CH4
- F150W – 汎用
- F150W2 – F162M、F164N、およびDHS用のブロッキングフィルター
- F162M – クールスターズ、 H2Oのオフバンド
- F164N – [FeII]
- F182M – 低温の星、H₂O 、CH4
- F187N – Pa-アルファ
- F200W – 汎用
- F210M – H₂O 、CH4
- F212N – H2
- 長波長チャネル（2.4～ 5.0μm）
- F250M – CH4、連続体
- F277W – 汎用
- F300M – ウォーターアイス
- F322W2 – 背景最小化フィルター。主にグリズムと併用。F323Nのブロッキングフィルター。
- F323N – H2
- F335M – PAH、CH4
- F356W – 汎用
- F360M – 褐色矮星、惑星、連続光
- F405N – Br-アルファ
- F410M – 褐色矮星、惑星、H₂O 、CH4
- 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 – H2
- F480M – 褐色矮星、惑星、連続スペクトル
ラベル付き図
NIRcamの構成要素を示すラベル付き図参考文献
- 1 2 3 "NIRCAM" 。 2016年12月5日取得。
- 1 2 3 4 「ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡」 。 2016年12月5日取得。
- 1 2 3 4 5 6 7 8 「NIRCam機器の概要」。NASA 。2023年3月9日取得。
- 1 2 「ロッキード・マーティン NIRCam 機器の概要」(PDF) . wp.optics.arizona.edu .
- ↑ハフ、リン W. 「NIRCam 計測機器の光学系」(PDF) . ircamera.as.arizona.edu .
- ↑ 「宇宙で最も遠い超新星の検出」（PDF） 。 2022年11月12日取得。
- ↑ 「科学機器」 . STScI . 2025年7月22日取得。
- 1 2 Greene, Thomas P.; Chu, Laurie; Egami, Eiichi; Hodapp, Klaus W.; Kelly, Douglas M.; Leisenring, Jarron; Rieke, Marcia; Robberto, Massimo; Schlawin, Everett; Stansberry, John (2016). "ジェームズ・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". MacEwen, Howard A; Fazio, Giovanni G; Lystrup, Makenzie; Batalha, Natalie; Siegler, Nicholas; Tong, Edward C (eds.). Space Telescopes and Instrumentation 2016: Optical, Infrared, and Millimeter Wave . Vol. 9904. pp. 99040E. arXiv : 1606.04161 .土井: 10.1117/12.2231347。S2CID 119271990。
- 1 2 3 「ロッキード・マーティン社、NASA望遠鏡向けにこれまでで最も高感度な赤外線観測機器を準備」 www.lockheedmartin.com 2017年1月21日取得
- 1 2 「JWST 用 NIRCam」。2021年 11 月 3 日のオリジナルからアーカイブ済み。2016年12 月 5 日取得。
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- ↑ 「NIRCam検出器の概要」。JWSTユーザーマニュアル。
- 1 2 3 「ロッキード・マーティンが近赤外線カメラを出荷」ロッキード・マーティンのプレスリリース.
- 1 2 3 4 「ジェームズ・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日取得。
- ↑ 「NIRCam」 。 2022年5月19日にオリジナルからアーカイブ済み。2020年2月23日に取得。
- ↑ 「NIRCamフィルター – JWSTユーザー向けドキュメント」。jwst -docs.stsci.edu 。 2022年8月6日取得。
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年11月3日にWayback Machineに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（ 2022年5月19日時点のアーカイブ、Wayback Machineに保管）（2ページ、PDFファイル）
- ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡近赤外線カメラ（JWST NIRCam）を用いたスリットレス分光法
