パンスターズ

パンスターズ

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別名	パノラマ調査望遠鏡と迅速対応システム
座標	北緯20°42′26″ 西経156°15′21″ / 北緯20.707318° 西経156.25589° / 20.707318; -156.25589
Webサイト	pswww.ifa.hawaii.edu/pswww/
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米国ハワイ州ハレアカラ天文台にあるパノラマ調査望遠鏡および迅速対応システム（Pan-STARRS1、観測コード：F51、Pan-STARRS2、観測コード：F52）は、天文カメラ、望遠鏡、および移動物体や変動物体を継続的に天空に観測する計算施設で構成されており、すでに検出された物体の正確な天体測定および測光も行っています。2019年1月、2回目のPan-STARRSデータリリースが発表されました。1.6ペタバイトで、これまでにリリースされた天文データとしては最大容量です。

Pan-STARRS プロジェクトは、ハワイ大学天文学研究所、MIT リンカーン研究所、マウイ高性能コンピューティング センター、およびScience Applications International Corporationの共同プロジェクトです。望遠鏡の建造には、米国空軍の資金が投入されました。

パンスターズは、空の同じ領域に対する以前の観測との違いを検出することにより、多くの新しい小惑星、^{[1] 、} 彗星、変光星、超新星、その他の天体を発見しています。その主な使命は、現在、衝突イベントの脅威となる地球近傍天体を検出することであり、ハワイ（全天の4分の3）から見かけの等級24までのすべての天体のデータベースを作成することが期待されています。パンスターズの建設は、主に米国空軍研究所によって資金提供されました。パンスターズ2を完成させるための追加資金は、NASAの地球近傍天体観測プログラムから提供され、このプログラムは望遠鏡を運用するための資金のほとんども提供しています。パンスターズNEO調査は、赤緯-47.5より北の空全体を探索します。^[2]

最初のパンスターズ望遠鏡（PS1）は、ハワイ州マウイ島のハレアカラ山頂に設置され、ハワイ大学の管理下で2008年12月6日にオンラインになりました。^{[3] [4]} PS1は2010年5月13日にフルタイムの科学観測を開始し、 ^[5] PS1科学ミッションは2014年3月まで実行されました。運用はPS1科学コンソーシアム（PS1SC）によって資金提供されました。このコンソーシアムには、ドイツのマックス・プランク協会、台湾の国立中央大学、英国のエディンバラ大学、ダーラム大学、クイーンズベルファスト大学、米国のジョンズホプキンス大学、ハーバード大学、およびラスクンブレス天文台グローバル望遠鏡ネットワークが含まれます。コンソーシアムによる全天（ハワイから見える範囲）調査の観測は2014年4月に完了しました。

PS1の完成後、パンスターズ計画はパンスターズ2（PS2）の構築に注力しました。PS2は2013年に初観測に成功し、2014年には完全な科学観測が予定されています^[6]。その後、PS4と呼ばれることもある4台の望遠鏡の完全なアレイが完成します。4台の望遠鏡のアレイを完成させるには、アレイ全体で1億ドルの費用がかかると見積もられています。^[3]

2014年半ばの時点で、パンスターズ2は運用開始の過程にあった。^[7]資金面での大きな問題があったため、^[8] 2台目以降の望遠鏡の設置については明確なスケジュールがなかった。2018年3月、パンスターズ2は、潜在的に危険なアポロ小惑星（515767）2015 JA _2を発見した功績を小惑星センターから認められた。これは、2015年5月13日にハレアカラで行われた同衛星初の小惑星発見であった。^[9]

Pan-STARRSは現在（2018年）、ハワイのハレアカラにある2台の1.8メートルのリッチー・クレティアン望遠鏡で構成されています。

最初の望遠鏡 PS1 は、2006 年 6 月に低解像度のカメラを使用してファースト ライトを観測しました。この望遠鏡の視野は 3° で、このサイズの望遠鏡としては非常に広く、1 枚の画像につき約 14 億ピクセルを記録する史上最大のデジタル カメラが搭載されています。焦点面には 60 個の CCD が個別に取り付けられ、8 × 8 のアレイに配置されています。角の位置には何も配置されていません。これは、光学系が角を照らさないためです。直交転送アレイ (OTA) と呼ばれる各 CCD デバイスには 4800 × 4800 ピクセルがあり、各セルが 600 × 600 ピクセルの 64 個のセルに分割されています。このギガピクセル カメラ、つまり「GPC」は、2007 年 8 月 22 日にファースト ライトを観測し、アンドロメダ銀河を撮影しました。

当初の技術的な問題は後にほぼ解決され、PS1は2010年5月13日に全面運用を開始しました。 ^{[10] Pan-STARRSプロジェクトの主任研究員である} ニック・カイザーは、「PS1は6か月間科学品質のデータを取得してきましたが、現在は毎晩夕暮れから夜明けまで取得しています」と総括しました。^[要出典]しかし、PS1の画像は当初の計画よりも若干鮮明さが劣っており、データの科学的利用に大きな影響を与えています。

各画像には約 2 ギガバイトのストレージが必要で、露出時間は 30 ～ 60 秒 (見かけの等級22 までの物体を記録するのに十分) で、さらに 1 分ほどがコンピュータ処理に使用されます。画像は継続的に撮影されるため、PS1 では毎晩約 10 テラバイトのデータが取得されます。以前の観測から集められた既知の不変物体のデータベースと比較すると、関心のある物体 (何らかの理由で明るさや位置が変わったもの) が見つかります。2010 年 6 月 30 日現在、ホノルルのハワイ大学は PanSTARRS 複数年プログラムの下で 840 万ドルの契約変更を受け、プロジェクト用の望遠鏡データ管理システムを開発および導入しています。^[11]

望遠鏡の非常に広い視野と比較的短い露出時間により、毎晩およそ 6,000 平方度の空を撮影することができます。全天は 4πステラジアン、つまり 4π × (180/π) ² ≈ 41,253.0 平方度で、そのうち約 30,000 平方度がハワイから見えるため、40 時間 (または 4 日間で毎晩約 10 時間) で全天を撮影できます。月が明るい時間を避ける必要があることを考えると、これは全天に相当する領域を月に 4 回調査することを意味し、これはまったく前例のないことです。2014 年 4 月の最初の 3 年間のミッションが終了するまでに、PS1 は 5 つのフィルター(「g」、「r」、「i」、「z」、および「y」) のそれぞれで空を 12 回撮影しました。フィルター「g」、「r」、「i」は、スローンデジタルスカイサーベイ（SDSS）フィルターのバンドパスを持っています。（中間点と半値幅はそれぞれ464 nmと128 nm、658 nmと138 nm、806 nmと149 nmです。）「z」フィルターはSDSS中間点（900 nm）を持っていますが、その長波カットオフは930 nmから始まる水吸収帯を避けています。「y」フィルターの短波カットオフは、960 nm付近で終わる水吸収帯によって設定されます。温度変化に対する検出器の感度が最悪になるのを避けるため、長波カットオフ帯は現在1030 nmです。^[12]

Pan-STARRS は現在、主に NASA の地球近傍天体観測プログラムからの助成金で運営されています。そのため、観測時間の 90% を地球近傍天体の探索に費やしています。

全天を継続的に体系的に調査することは前例のないプロジェクトであり、さまざまな種類の天体の発見数が劇的に増加すると期待されています。たとえば、現在主流となっている小惑星発見調査であるマウントレモンサーベイ^{[a] [13]}は、見かけの等級が22 Vに達します。パンスターズはそれより約1等級暗くなり、ハワイから見える全天をカバーします。^[要出典]進行中の調査は、NASA WISE軌道望遠鏡による赤外線天空の地図作成の取り組みを補完するもので、1つの調査結果がもう1つの調査を補完し、拡張します。

2019年1月に発表された2番目のデータリリースであるPan-STARRS DR2は、これまでにリリースされた天文データとしては最大規模です。1.6ペタバイトを超える画像は、Wikipediaのテキストコンテンツの3万倍に相当します。データはミクルスキ宇宙望遠鏡アーカイブ（MAST）に保存されています。^[14]

Defense Industry Dailyによると、^[15] PS1調査では、機密性の高い物体の記録を避けるため、大きな制限が課せられた。画像内の衛星に関する情報を含むピクセルを検閲するために、ストリーク検出ソフトウェア（「マジック」と呼ばれる）が使用された。このソフトウェアの初期バージョンは未熟で、視野全体のフィルファクターは68％（検出器間の隙間を含む）であったが、2010年3月までにこれは76％に改善され、利用可能な約80％からわずかに減少した。^{[引用が必要]}

2011 年末、USAF はマスキング要件を完全に廃止しました (過去と未来のすべての画像に対して)。したがって、機能していないいくつかの OTA セルを除いて、視野全体を使用できるようになりました。^{[引用が必要]}

小惑星帯で予想される多数の発見に加えて、パンスターズは少なくとも10万個の木星トロヤ群小惑星（2008年末時点では2,900個が知られている）、少なくとも2万個のカイパーベルト天体（2005年半ば時点では800個が知られている）、土星、天王星、海王星のトロヤ群小惑星数千個（現在、海王星トロヤ群小惑星は8個が知られているが^[17]、土星は0個、天王星は1個^[18]）、および多数のケンタウロス族および彗星を検出すると予想されている。

既知の太陽系天体の数を劇的に増やすこととは別に、Pan-STARRS は多くの現在の調査に内在する観測バイアスを除去または緩和します。たとえば、現在知られている天体の中には、軌道傾斜角が低いというバイアスがあり、そのためマケマケなどの天体は、冥王星とそれほど変わらない 17 等級の明るい見かけの明るさにもかかわらず、最近まで検出されていませんでした。また、現在知られている彗星の中には、近日点距離が短い彗星を好むというバイアスがあります。この観測バイアスの影響を軽減することで、太陽系のダイナミクスをより完全に把握できるようになります。たとえば、1 km を超える木星のトロヤ群小惑星の数は、実際には小惑星帯の天体の数とほぼ一致すると予想されていますが、現在知られている小惑星帯の天体の数は、それよりも数桁多いです。Pan-STARRS データは、WISE (赤外線) 調査をうまく補完します。WISE 赤外線画像により、Pan-STARRS が長期間にわたって追跡した小惑星とトロヤ群小惑星のサイズを推定できます。

2017年、パンスターズは太陽系を通過する最初の既知の恒星間物体、1I/2017 U1 オウムアムアを検出しました。 ^[19]惑星系の形成中に、惑星との重力相互作用により非常に多くの物体が放出されると考えられています（太陽系の場合は10の¹³乗もの物体）。他の恒星の惑星系から放出された物体は、おそらく天の川銀河全体に広がっており、いくつかは太陽系を通過している可能性があります。

Pan-STARRS は、小型小惑星の衝突を検出する可能性があります。これは非常にまれであり、まだ観測されていませんが、発見される小惑星の数が劇的に増加しているため、統計的な考慮から、いくつかの衝突イベントが観測される可能性があると予想されます。

2019年11月、パンスターズ望遠鏡の画像の検証により、この望遠鏡が小惑星P/2016 G1の崩壊を捉えていたことが明らかになった。^[20] 直径1,300フィート（400メートル）の小惑星は、より小さな物体に衝突され、徐々に崩壊していった。天文学者たちは、小惑星に衝突した物体の質量はわずか1キログラム（2.2ポンド）で、時速11,000マイル（18,000キロメートル/時）で移動していたのではないかと推測している。

Pan-STARRSは、他の近傍銀河の変光星を含む非常に多くの変光星を発見すると期待されており、これまで知られていなかった矮小銀河の発見につながる可能性があります。多数のセフェイド変光星や食連星を発見することで、近傍銀河までの距離をより正確に測定するのに役立ちます。他の銀河でもIa型超新星を多数発見すると期待されており、これはダークエネルギーの影響やガンマ線バーストの光学残光の研究に重要です。

非常に若い恒星（ Tタウリ型恒星など）は通常、変動性が高いため、Pan-STARRSはこうした恒星の多くを発見し、それらに対する理解を深めるはずです。また、Pan-STARRSは、親恒星を通過する太陽系外惑星や重力マイクロレンズ現象を観測することで、多くの太陽系外惑星を発見することも期待されています。

Pan-STARRS は固有運動と視差も測定し、それによって多くの褐色矮星、白色矮星、およびその他の近くの暗い天体を発見するはずであり、太陽から100パーセク以内にあるすべての恒星の完全な調査を行うことができるはずです。以前の固有運動と視差の調査では、ヒッパルコスなどのプロジェクトには暗すぎる、最近発見されたティーガーデンの星などの暗い天体が検出されないことがよくありました。

また、視差は大きいが固有運動が非常に小さい星を特定し、その後の視線速度測定を行うことで、Pan-STARRS は、仮想的なネメシス型天体（もし実際に存在する場合）の検出も可能になるかもしれません。

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