リチャード・B・ダン太陽望遠鏡

ダン太陽望遠鏡

別名	サクラメントピークの真空塔望遠鏡、リチャード・B・ダン太陽望遠鏡
名前の由来	リチャード・B・ダン
の一部	太陽黒点観測所
場所	ニューメキシコ
座標	北緯32°47′14″ 西経105°49′14″ / 北緯32.78728° 西経105.8205° / 32.78728; -105.8205
組織	ニューメキシコ州立大学
波長	310 nm (970 THz)～1,000 nm (300 THz)
望遠鏡スタイル	光学望遠鏡 太陽望遠鏡 研究 構造
直径	76 cm (2 フィート 6 インチ)
角度分解能	0.1 ミリ秒、0.33 ミリ秒
収集エリア	0.456 m 2 (4.91 平方フィート)
焦点距離	54.86 m (180 フィート 0 インチ)
Webサイト	太陽黒点
リチャード・B・ダン太陽望遠鏡の位置
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ダン太陽望遠鏡はリチャード・B・ダン太陽望遠鏡としても知られ、^[1]高解像度の画像撮影と分光法に特化したユニークな垂直軸太陽望遠鏡です。ニューメキシコ州サンスポットのサクラメントピークにあります。サンスポット太陽観測所の主望遠鏡であり、国立科学財団^[2]、ニューメキシコ州、およびその他のパートナーからの民間資金からの資金提供により、ニューメキシコ州立大学が国立太陽観測所と提携して運営しています。ダン太陽望遠鏡は、世界中の天体物理学者が太陽とそれが地球に与える影響をより深く理解するのに役立っています。

1969 年に完成したこの望遠鏡は、2004 年に高次補償光学装置でアップグレードされ、現在でも新しい機器や技術を開発するための重要なテスト プラットフォームとして機能する、非常に多目的な天体物理観測所となっています。

ダン太陽望遠鏡は、太陽の高解像度画像と分光法に特化しています。これらの観測により、世界中の太陽天文学者は太陽をより深く理解することができます。科学者やエンジニアは、望遠鏡を使用して、多くの場合、衛星やロケットの打ち上げに合わせてさまざまな太陽活動を調査したり、4メートルのダニエル・K・イノウエ太陽望遠鏡用の新しい技術を開発したりしています。

この望遠鏡は、1969 年に世界初の高空間解像度光学太陽望遠鏡として開設されました。水平に回転する直径 40 フィート (12 メートル) の観測プラットフォームを備えているため、望遠鏡自体に機器を取り付ける必要がなく、ダン太陽望遠鏡は多用途で使いやすいセットアップを提供し続けています。地球の大気によるぼやけを補正するための高次適応光学ベンチが 2 つあります。

建物の上から下まで全体が 1 つの機器です。氷山のように、望遠鏡の全体のうち地上に見えるのはほんの一部だけです。建物全体の半分以上は地下にあり、塔は地上 136 フィート (41 メートル) の高さまで伸びていますが、最も低い掘削ポイント (サンプの底) は地下 228 フィート (69 メートル) にあります。コンクリートの塔の中には、壁の厚さが 3 フィートの垂直真空管が収められています。

光路は塔の頂上にあるヘリオスタットから始まります。塔の頂上にある入射窓と2つの鏡が太陽光を真空管を通して地下193フィート（59メートル）にある64インチの主鏡に反射します。 ^[3]主鏡は光を集光して上方に反射し、地上の光学実験室の床にある6つの石英光学窓から真空管から出ていきます。

望遠鏡の光学系全体（塔の頂上から地下部分の底部、および直径 40 フィート (12 メートル) の観測室の床まで）は真空管の中に収められています。光学系を真空にするのは、太陽光を集光することで発生する大量の熱によって望遠鏡内で生じる対流による歪みを排除するためです。

内部の真空管は 250 トン以上の重さがあり、 10 トンの水銀を含んだ水銀フロート ベアリングによって塔の頂上から吊り下げられています。このベアリングによって真空管全体が回転し、太陽が昇るにつれて像が回転するのを補正します。ベアリングは 3 本のボルトに吊り下げられており、ボルトの直径はそれぞれわずか 76 ミリメートル (3.0 インチ) です。この大きさと重さにもかかわらず、望遠鏡の大部分は、メイン機器観測テーブルの片側にある 1 つの制御室から制御および監視できます。

ダン太陽望遠鏡には回転式光学ベンチがあり、研究対象の科学の要件に応じて、複数の観測セットアップに構成できます。最も広く使用されている 4 つの機器は、1 つの複雑な観測セットアップで一緒に使用されることが多く、次のとおりです。

施設赤外線分光偏光計は、太陽表面の磁気を研究するためにダン太陽望遠鏡専用に作られたマルチスリット分光偏光計です。この機器は、4 つの平行スリットを使用して太陽表面の隣接するスライスをサンプリングし、高リズム、回折限界、高精度分光偏光測定を実現します。太陽大気の 4 つの異なる高度をカバーする可視および赤外線波長の最大 4 つのスペクトル線を同時に観測できます。独自のデュアルアーム設計を使用することで、可視 (3,500 - 10,000 Å) および赤外線 (9,000 - 24,000 Å) 波長で同時にスペクトルをカバーするように最適化できます。この機器は、「Fe I 6302 Å および Fe I 15648 Å または He I 10830 Å の線を最大効率で捕捉するように設計されました。」^[4]

赤外線および光学領域用分光偏光計は、複数の可視および赤外線スペクトル領域にわたってアクロマティックレンズストークス偏光測定を実行します。2005年に完成したこの装置は、「実験指向」の機器として機能するように設計されており、「実用的な考慮事項（使用可能な検出器の数、光学ベンチのスペースなど）によってのみ制限される」任意の数のスペクトル線の組み合わせを可能にする柔軟性を備えて構築されています。^[5]

干渉型二次元分光偏光計（IBIS）は、デュアル干渉計、イメージング分光偏光計です。一連の精密圧電チューニングを使用して、550～860 nm の範囲内で選択されたスペクトル線を高速スキャンします。これにより、太陽の高忠実度イメージング、分光法、偏光測定の時系列が作成されます。大きな円形視野と、高いスペクトル（R ≥ 200,000）、空間 ≃ 0.2″）および時間解像度（1 秒あたり数フレーム）を備えています。^[6]

太陽大気の急速振動（ROSA）装置は、6台の高速読み出しCCDカメラを単一制御するシステムです。各カメラのフルチップは毎秒30フレームの読み出しが可能で、すべてのカメラは1つの制御システムから起動されます。そのため、光球と彩層の複数の層を同時に画像化する機能を提供します。2010年に設置された時点では、1日あたり最大12 TBのデータを生成し、^[7]当時の地上太陽天文学における最大のデータセットの1つとなりました。

さらに、現在ではほとんど使用されていないものの、いくつかの古い機器も利用可能です。

• ユニバーサル複屈折フィルター (UBF)
• 高度ストークス偏光計 (ASP)
• 回折限界分光偏光計 (DLSP)

• 直線偏光のないスペクトル線から望遠鏡の偏光特性を推測する。^[8] Derks, A., Beck, C., Martínez Pillet, V., 2018. 天文学と天体物理学第615巻、A22 (2018)
• 木星ドップラー分光画像化のためのダン太陽望遠鏡の適応。^[9] Underwood, TA, Voelz, D., Schmider, F.-X., Jackiewicz, J., Dejonghe, J., Bresson, Y., Hull, R., Goncalves, I., Gualme, Pa., Morand, F., Preis O., SPIE Optical Engineering 10401Y (2017)
• 太陽コロナの磁場は、遍在する太陽黒点波に地震学の技術を適用して導き出されます。^[10] Jess et al., 2016. Nature Physics、第12巻第2号、2016年2月号の表紙記事。
• ダン太陽望遠鏡における太陽多重共役適応光学。^[11] Rimmele, T.、Hegwer, S.、Richards, K.、Woeger, F.、2008、「多重共役適応光学」。
• 適応光学補正太陽データを用いたスペックル干渉法。^[12] Wöger, F.、von der Lühe, O.、Reardon, K.、2008、「スペックル干渉法」。

太陽真空塔望遠鏡の設計は、建築家兼技術者のチャールズ・W・ジョーンズによって 1963 年に開始されました。最終的な建物の建設は、米国陸軍工兵隊の指揮下で 1966 年に開始され、建築会社 Roghlin and Baran, Associates によって約 300 万ドルの費用をかけて 1967 年に終了しました。この装置は最終的に彼に捧げられたが、リチャード・B・ダン^{[13]は、1969年にこの装置の完成について}スカイ＆テレスコープ誌に記事を書いた。記事から引用すると、「我々の設計では、太陽観測装置に関する会議のたびに議論される局所シーイングの問題をなくすことを何よりも望んでいた。太陽天文学者は、観測所のドームのスロットによって生じる乱流、ドーム表面の加熱、望遠鏡の加熱、局所対流、光学系内の乱流を心配している...我々の場合、ドームは取り除かれた。我々は135フィートのピラミッド型の塔の高いところに窓を設け、塔内の望遠鏡全体の空気を排気した。後者は局所対流の影響を減らし、真空は内部の乱流とシーイングの問題を排除する。また、暖房された観測室の快適さも提供する[...]」^[14]

塔型望遠鏡は、もともと1969年10月15日に開所され、1998年にリチャード・B・ダンにちなんで^改名されました。^[16]施設の銘板には、「太陽天文学の最も創造的な機器製作者の一人に敬意を表して名付けられたこの真空塔型望遠鏡は、サクラメントピーク天文台（1998年）でのリチャード・B・ダンの長い科学者としての経歴の最高傑作です。DSTに使用された真空塔の建設は、将来の太陽機器に大きな影響を与えました。このタイプの太陽望遠鏡から形成される画像は非常に鮮明であったため、それ以降に建設されたほぼすべての大型太陽望遠鏡は、真空塔のコンセプトに基づいています。」と書かれています。

• 太陽望遠鏡のリスト
• 20世紀最大の光学望遠鏡のリスト

• ダン太陽望遠鏡のウェブサイト
• DST のバーチャルツアー