すばる望遠鏡 ドーム床構造 広視野集光器 WFC 広視野集光器 主焦点装置 主焦点装置 ファイバーポジショナー「コブラ」 「コブラ」 分光器 分光器 メトロロジカメラ メトロロジカメラ

観測機器 -- PFSを実現する最先端技術

すばる超広視野分光器 Prime Focus Spectrograph (PFS) は、すばる望遠鏡の主焦点に設置する分光装置です。焦点面に設置するファイバーポジショナーにより、直径1.3度という大きな視野中の、最大2400個の天体を一度に分光観測することができます。

広視野集光器 Wide Field Corrector (WFC)

WFC WFC は、HyperSprime-Cam(HSC) の為に新たに開発した光学系で、7枚のレンズからなります。第1レンズ(右図の最下段)は820mmと非常に大きな有効径をもち、光学系全体の長さは1.8mもあります。WFC はPFSの観測にも使われます。

主焦点装置Prime Focus Instrument (PFI)

PFI 主焦点装置は、WFCと一緒にすばる望遠鏡の主焦点に取り付けられる装置です。 主焦点面には約1.25平方度の視野に2400本のファイバーが敷き詰められます。 それぞれのファイバーには小さなアクチュエータが取り付けられファイバーを焦点面上の天体に向けて動かすことができます。 視野の端には6台の撮像カメラがついており、視野の導入やガイドに用いられます。

主焦点装置の上には3つの較正用ランプがついており、ドーム天井に付いているスクリーンを一様に照らすことができるようになっています。

ファイバーポジショナー"Cobra"

2400本の光ファイバーの端面はファイバーポジショナー(愛称"Cobra" )によって焦点面で目的の天体の位置に正確に合わせられます。一本のファイバーの可動範囲は直径9.5mmの円形で、それぞれのファイバーは8mm間隔の蜂の巣状に並べられます。可動範囲が隣のファイバーの可動範囲と重なることで、6角形の視野の100%の領域を確保します。

ファイバーポジショナー "Cobra"の試作品の動画

主焦点装置に取り付けられた2400本のコブラの動画

分光器 Spectrograph System (SpS)

分光器 4台の分光器を用いて2400個の天体の分光観測を実現します。それぞれの分光器内ではダイクロイックミラーによって青、赤、近赤外の3チャンネルの受光器で分光観測を行い、0.38μmから1.3μmという広い波長範囲をカバーします。 また、分光器にはファイバーポジショナーを動かすためにファイバーを後ろから光らせる為の光源装置がついています。

分光器はすばる望遠鏡のドーム棟4階に特設されたクリーンルームに設置されています。

メトロロジカメラ Metrology Camer System (MCS)

メトロロジカメラ メトロロジカメラはすばる望遠鏡のカセグレン焦点に取り付けられ、主焦点にあるファイバーの位置を測定します。メトロロジカメラは大フォーマット (8960 pixels x 5778 pixels) CMOSセンサーを用いて一回の露出で2400本のファイバーの画像を取得します。

メトロロジカメラは2018年にすばる望遠鏡に輸送されました。

ファイバーシステム

ファイバーシステムは2400組の光ファイバーからなり、焦点面で広視野集光器WFCで集めた各天体の光を望遠鏡に隣接する部屋に置かれた4組の分光器へと運びます。ファイバーの長さは55mあり、600本ずつまとめられてそれぞれの分光器へと接続されます。

夜光測定器 (SuNSS)

夜光測定器SuNSSは口径35 mm の2つの小型望遠鏡と短いファイバーケーブルで構成され、すばる望遠鏡のスパイダー部分に取り付けられています。 空からの光は短いファイバーケーブルを経由し、PFSのファイバーケーブルに、そして分光器へと伝達されます。 このようにして他の観測を邪魔することなくドームが開いている限りPFSを使って夜光の様子を観測することができます。