VISTA（望遠鏡）

ビスタ
	VISTA (クレジット: ESO )
別名	天文学のための可視赤外線サーベイ望遠鏡
の一部	パラナル天文台
場所	アタカマ砂漠
座標	南緯24°36′57″ 西経70°23′51″ / 南緯24.61583333333° 西経70.3975° / -24.615833333333; -70.3975
組織	ヨーロッパ南天天文台
高度	2,518メートル（8,261フィート）
波長	0.85 μm (350 THz)～2.3 μm (130 THz)
初光	2009年12月1日
望遠鏡スタイル	リッチー・クレティエン望遠鏡
直径	4.1 m (13 フィート 5 インチ)
二次直径	1.24 m (4 フィート 1 インチ)
角度分解能	0.34秒角
焦点距離	12.1 m (39 フィート 8 インチ)
取り付け	経緯台
Webサイト	英文
	VISTAの所在地
	コモンズの関連メディア
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VISTA （可視赤外線天文学探査望遠鏡）は、チリのパラナル天文台にある、4.1メートルの鏡を備えた広視野反射望遠鏡です。欧州南天天文台によって運用されており、2009年12月に科学運用を開始しました。VISTAは、ロンドン大学クイーン・メアリー校が率いる英国の大学コンソーシアムによって考案・開発され^[1]、英国の加盟協定の一環としてESOへの現物寄付となり、英国科学技術施設会議（STFC）が会費を支払いました。^[2]

VISTAは赤外線波長で動作する調査望遠鏡であり、近赤外線波長で天体を調査することに特化した世界最大の望遠鏡です。^[2]この望遠鏡にはVIRCAM（Vista InfraRed CAMera）という1つの機器しかありません。これは重さ3トンのカメラで、赤外線に敏感な16個の特殊な検出器を備え、合計6700万画素を備えています。^[3]

4MOSTと呼ばれる第2世代の装置は、2400個のオブジェクトをファイバーで供給する多オブジェクト分光器であり、2025年に望遠鏡で運用を開始することを目指して開発中です。^[4]

VISTAは人間の目に見える波長よりも長い波長で観測することで、冷たい、塵の雲に隠れている、あるいは初期宇宙からの光の長い旅の間に空間の膨張によって光がより赤い波長に引き伸ばされているなどの理由で可視光ではほとんど見ることができない物体を研究することができる。^[2]

プロジェクト

VISTA は近赤外線波長で南天の調査を行っています。このような調査は、直接的な科学的成果をもたらすだけでなく、より大きな望遠鏡でさらに研究する対象を選択するのにも役立ちます。関連するプロジェクトは 2 つあります。ハワイにある英国赤外線望遠鏡の広視野カメラ (WFCAM) は北天の赤外線調査を行い、チリにあるVLT 調査望遠鏡は可視光で南天の調査を行います。

このプロジェクトは1999年にイギリスの18の大学からなるVISTAコンソーシアム^{[5]によって開始され、イギリス政府の共同インフラ基金と}素粒子物理学・天文学研究会議から資金提供を受けた。プロジェクトの価値は4,600万ユーロ（3,600万ポンド）である。^[6]^[7]

チリ国内のいくつかの候補地を検討した後、コンソーシアムはヨーロッパ南天天文台(ESO)のパラナル天文台、すなわち超大型望遠鏡(VLT) から1,500 m離れた第2の山頂を選んだ。コンソーシアムは、望遠鏡の設計と建設の技術的責任を負うために英国天文学技術センターを選んだ。2年後の2002年に英国はESOに加盟し、VISTAは加盟金の現物支給の一部となった。その後、コンソーシアムは望遠鏡の建設と運用を開始し、科学技術施設評議会が英国を代表して、加盟国すべての天文学者の利益のために望遠鏡をESOに引き渡した。^[3]^[8]

VISTA調査

2010年に開始されたVISTA調査の科学的目標には、暗黒エネルギーの性質から地球近傍小惑星の脅威に至るまで、今日の天体物理学における最も興味深い問題の多くが含まれています。^[2]

VISTA によって実施されている大規模な公開調査は 6 つあります。UltraVISTA、VISTA キロ度赤外線銀河サーベイ (VIKING)、VISTA マゼランサーベイ (VMC)、VISTA ビア・ラクテア変光星 (VVV)、VISTA 半球サーベイ (VHS)、VISTA 深宇宙観測サーベイ (VIDEO) です。これらは、望遠鏡の運用開始から最初の 5 年間の観測時間の大部分を占めます。これらのサーベイは、さまざまな深さの空のさまざまな領域をカバーし、幅広い科学的疑問に取り組んでいます。^[9]各 VISTA サーベイの詳細については、ESO — VISTA サーベイの Web サイトおよび ESO — 公開サーベイプロジェクトの Web ページをご覧ください。

VISTAによる科学

VISTA は大きな望遠鏡で、視野も広いため、かすかな天体を検出すると同時に、広い範囲の天体を素早く観測することができます。VISTA の画像は、満月の約 10 倍の面積をカバーする天体の部分を撮影し、南天全体の天体を 40 倍の感度で検出してカタログ化することができます。これは、非常に成功した 2 ミクロン全天サーベイなどの以前の赤外線天体サーベイで達成された感度の 40 倍です。この観測能力の飛躍は、肉眼からガリレオの最初の望遠鏡までの感度の進歩に匹敵し、膨大な数の新しい天体が発見され、南天の珍しい珍しい天体のより完全な目録の作成が可能になります。^[3]

VISTA の観測は、多くの天文学分野の研究に役立ちます。VISTA は、銀河系内で多くの新しい褐色矮星を発見し、暗黒物質の性質に関する考えを検証できると期待されています。VISTA の 1 つの調査は、異なる時間に同じ空の領域を撮影することで、銀河系内の膨大な数の変光星を発見して研究するように設計されています。VISTA データを使用することで、天文学者は銀河系構造をこれまでよりもはるかに詳細にマップすることができます。別の VISTA 調査では、近隣の小さな銀河、マゼラン雲、およびその周辺を研究します。VISTA データは、観測可能な宇宙全体の約 5% の 3D マップを作成するのにも使用されます。さらに遠くでは、VISTA は、遠く離れたクエーサーを発見し、銀河や銀河団の進化を研究するための強力なツールになります。非常に遠い銀河団を見つけることで、暗黒エネルギーの性質を調査するのに役立ちます。^[10] VVV天文調査による赤外線測定は、星団やセフェイド変光星までの信頼性の高い距離を提供することで、宇宙の距離ラダーを強化するために利用されてきました。^[11]^[12]

VISTA画像の選択

最初に公開された画像（左）は、おなじみのオリオン座（狩人座）とその周囲にある、ガスと塵でできた壮大な星形成雲、炎星雲（NGC 2024）を示しています。可視光では、この天体の中心部分は厚い塵の雲に隠れていますが、赤外線波長で撮影されたVISTAの画像は、その暗闇を突き抜け、その中に隠れている熱い若い星の集団を明らかにしています。VISTAカメラの広い視野は、NGC 2023の輝きと有名な馬頭星雲の幽霊のような形も捉えています。^[3]

その他の素晴らしい星雲画像には、VISTAによるオリオン星雲と干潟星雲の撮影がある。右の写真は、地球から約1350光年離れたオリオン星雲（メシエ42）の広視野画像で、チリにあるESOのパラナル天文台にあるVISTA赤外線調査望遠鏡で撮影された。この望遠鏡の広大な視野により、星雲全体とその周囲を1枚の写真に収めることができ、また赤外線視野により、通常は隠れている塵の多い領域の奥深くまで覗き込み、そこに埋もれている非常に活動的な若い星の奇妙な動きを明らかにすることもできる。^[13]左側（炎星雲の写真の下）には「青い干潟」の画像が見られる。これはVVV調査の一環として撮影された赤外線画像である。これは、いて座（射手座）の約4000～5000光年離れたところにある、ラグーン星雲（メシエ8とも呼ばれる）と呼ばれる恒星の育成場を示しています。^[14]

VISTA は、銀河系をはるかに超えたところも見ることができます。左側の例 (オリオン大星雲の画像の下) では、望遠鏡がろ座 (化学炉) の星団の集合写真を撮影しました。視野が広いため、印象的な棒渦巻銀河 NGC 1365 や大きな楕円銀河 NGC 1399 など、多くの銀河を 1 枚の写真に収めることができます。この画像は、スペクトルの近赤外線部分で Z、J、Ks フィルターを通して撮影された画像から構成されており、多くの銀河団メンバーを 1 枚の写真に収めています。右下には優美な棒渦巻銀河 NGC 1365 があり、左側には大きな楕円銀河 NGC 1399 があり、その周囲を微かな球状星団の群れが取り囲んでいます。画像の範囲は約 1 度 x 1.5 度で、総露出時間は 25 分でした。^[15]

技術的な詳細

望遠鏡の設計

シーイング限界の解像度で空の広い領域を繰り返し撮影するという目的から、独自の光学設計が生まれました。主鏡は直径4.1 m、焦点距離f/1程度の凹面双曲面鏡です。鏡は厚さ17 cmのメニスカス形状で、中央に1.2 mの穴があり、カセグレン焦点にカメラを設置できます。ドイツのショット社でゼロデュアから鋳造され、その後モスクワのLZOS社で研磨と整形が行われました。この形状で焦点距離が短い鏡としては最大であり、研磨には2年かかり、予想よりも長くなりました。^[7]^[16]鏡は多数のアクチュエータ（背面に81個、縁の周りに24個）で支えられており、コンピューターで形状を制御できます。

副鏡は直径1.24mの凸型双曲面鏡である。2つの双曲面鏡を組み合わせることで、準リッチー・クレティアン設計となる。合成焦点比は約f/3だが、2つの鏡だけでは画質は悪くなる。^[17]副鏡は六脚支持台に取り付けられており、位置、傾き、傾きもコンピューター制御される。

この赤外線カメラは、ラザフォード・アップルトン研究所、英国天文学技術センター、ダラム大学からなるコンソーシアムによって製作され、^[18]重さ約3トンで世界最大である。望遠鏡とカメラは単一の光学設計を形成しており、カメラ内の3つの視野補正レンズは、検出器上に焦点を合わせた空の画像を投影するために不可欠である。

赤外線カメラでは、望遠鏡とドームからの熱放射を遮断することも重要です。これは、視野補正レンズの前にある一連の冷却バッフルによって実現されます。また、副鏡は、エッジ検出器が主鏡のエッジの外側の暖かい構造を観測するのを避けるために小さめに作られています。つまり、画像面のどの点から見ても、開口部は3.7 m です。この設計では、カメラの真空クライオスタット(検出器とバッフルを冷却する) は 2 m 以上の長さで、フロントウィンドウの直径は 95 cm です。検出器のすぐ前にあるフィルターホイールにより、特定の赤外線波長範囲を選択できます。^[19]

天空上で直径 1.65° に相当する領域に、画像面には 16 個の赤外線検出器アレイがあります。^[17]各アレイは 20 μm サイズの 2048 x 2048 ピクセルで、天空上で平均 0.34" に相当します。^[19] 12.1 m の焦点距離と 3.7 m のバッフル付き開口部を組み合わせると、焦点比は 3.26 になります。アレイは、一方の方向に幅の 90% 離れており、もう一方の方向には幅の 50% 弱離れています。したがって、1 回の露出は、天空上の斑点状の「足跡」に相当します。ギャップを埋めて従来の画像を取得するには、少なくとも 6 つのずれた足跡を「タイル」に組み合わせる必要があり、そのタイルは 1.5° x 1.0° になります。カメラの画像面には、主鏡の形状と副鏡の位置と傾きを制御するために使用される波面検出器もあります (アクティブオプティクス)。たわみを補正し、あらゆる高度で焦点の合った画像を保証します。^[19]

VISTA が位置する丘の頂上は、囲いの建物と補助建物を建てるために平らにされました。補助建物には、主鏡を洗浄、剥離、コーティングする設備があります。コーティングはアルミニウムで行うことができますが、通常は赤外線性能を向上させるために保護された銀で行われます。^[16]囲いの固定されたベースは、回転する鋼鉄ドームを支えています。2 つのスライドドアがドームのスリットを形成します。換気を増やすためにさらにドームパネルを開くことができ、スリットの一部を閉じるために風よけを展開することができます。日中、ドームは夜間の温度に保たれます。^[20]

操作とデータフロー

完成後、望遠鏡はESOに引き渡され、ESOはVISTAのために6つの公開調査を選択し、利用可能な観測時間の75%を占める。残りの時間を占める独自の調査はESOに提案され、ESOは承認された提案を観測にスケジュールする。^{[22]観測は}VLT制御ビルから離れたパラナル天文台のオペレーターによって行われる。^[20]

大型の検出器アレイと、赤外線波長で必要な短時間かつ頻繁な露出の組み合わせにより、1 晩あたり 200～300 GB という高いデータレートが実現します。パラナル天文台でのクイックルックリダクションは日々の品質管理に使用されますが、主なデータフローは、生データをドイツのミュンヘン近郊のガルヒングにある ESO 本部に転送し、データアーカイブに取り込むことです。ユーザーは足跡 (上記参照) を抽出し、それを校正パイプラインに渡すことで、機器のアーティファクトを除去し、天体測定と測光を調整できます。アーカイブデータは英国の VISTA データフローシステムにもコピーされ、そこで足跡がタイル (上記参照) に結合され、そこからソースカタログが作成されます。^[20]^[22]

参照

注釈と参考文献

^ 「クイーン・メアリー主導のVISTA望遠鏡が捉えた初の素晴らしい画像」ロンドン大学クイーン・メアリー校。2009年12月11日。 2011年8月3日閲覧。
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^ ab VISTA ウェブサイト

さらに読む

「ESO 調査望遠鏡」。ヨーロッパ南天天文台。2009 年 9 月 23 日閲覧。
「VISTA – 天文学のための可視赤外線サーベイ望遠鏡」。ヨーロッパ南天天文台。2009年9月23日閲覧。
「VISTA: 先駆的な新しい調査望遠鏡が稼働を開始」。ESOプレスリリース49/09、2009 年 12 月 11 日。2009 年 12 月 11 日に取得。望遠鏡の写真や望遠鏡で撮影された写真が多数含まれています。

外部リンク

VISTAウェブサイト
英国天文学技術センターのVISTAページ
ESO VISTA ページ

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[5] VISTAコンソーシアムは、コンソーシアムリーダーであるロンドン大学クイーン・メアリー校、ベルファストのクイーンズ大学、バーミンガム大学、ケンブリッジ大学、カーディフ大学、セントラル・ランカシャー大学、ダラム大学、エディンバラ大学、ハートフォードシャー大学、キール大学、レスター大学、リバプール・ジョン・ムーアズ大学、ノッティンガム大学、オックスフォード大学、セント・アンドリュース大学、サウサンプトン大学、サセックス大学、ユニバーシティ・カレッジ・ロンドンで構成されています。

[esopr0704-6] 「Big Red Eye is Ready: VISTA カメラがパラナルに発送」 ESO。2007 年 1 月 17 日。2011年 8 月 3 日閲覧。

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[vista-22] VISTA ウェブサイト