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地上望遠鏡で探る太陽系の小さななかまたち/IoA Presentation in NAOJ Open Day 2018

Ryou Ohsawa
October 27, 2018

地上望遠鏡で探る太陽系の小さななかまたち/IoA Presentation in NAOJ Open Day 2018

"三鷹・星と宇宙の日 2018" 東京大学天文学教育研究センター講演会『地上望遠鏡で探る太陽系の小さななかまたち (天文学教育研究センター特任助教 大澤亮)』で使用したスライドです.

Ryou Ohsawa

October 27, 2018
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Transcript

  1. 太陽系のなかまたち 太陽 注意: 天体の色や大きさは実際とは異なります ガス惑星 (木星・土星) 小惑星 彗星 (短周期・長周期) 岩石惑星

    (水星・金星・地球・火星) 氷惑星 (天王星・海王星) 準惑星 (ケレス・冥王星 等) 太陽系外縁天体 +衛星 +衛星 +衛星 +衛星
  2. 太陽系のなかまたち 太陽 注意: 天体の色や大きさは実際とは異なります ガス惑星 (木星・土星) 小惑星 彗星 (短周期・長周期) +衛星

    +衛星 +衛星 +衛星 岩石惑星 (水星・金星・地球・火星) 氷惑星 (天王星・海王星) 準惑星 (ケレス・冥王星 等) 太陽系外縁天体 惑星間空間塵
  3. 太陽系のなかまたち 太陽 注意: 天体の色や大きさは実際とは異なります ガス惑星 (木星・土星) 小惑星 彗星 (短周期・長周期) +衛星

    +衛星 +衛星 +衛星 岩石惑星 (水星・金星・地球・火星) 氷惑星 (天王星・海王星) 準惑星 (ケレス・冥王星 等) 太陽系外縁天体 惑星間空間塵
  4. 地球とリュウグウの大きさのちがい image of the Earth from www.nasa.gov image of Ryugu

    from hayabusa2.jaxa.jp 地球 直径 およそ 13,000 km リュウグウ 直径 およそ 900 m
  5. 太陽系小天体 ≒ タイムカプセル 岩石からわかること 構成物質 形成年代 環境 地球では 地殻変動 /

    風化作用 などで情報が消去されてしまう 太陽系小天体では惑星の材料となった物質がそのままの形で 残されている可能性が高い 何からできているのか いつごろ作られたのか どんな温度や圧力で作られたのか 地球内部では材料となった岩石の情報の大半は失われている
  6. タイムカプセルとしての隕石 images of a stony meteorite (top) by Tiia Monto,

    a Skhote-Alin meteorite (mid) by H. Raab, and CAI included meteorite (bottom) by Dmadeo 地球の年齢の推定 (~45.4 億年) 太陽系の年齢の推定 地上の岩石だけでは地球形成の年代推定は難しい 放射性年代測定の原点を定めるために 隕石に含まれる原子の比率 (同位体比) が使われている 炭素質隕石中のカルシウムとアルミに富んだ鉱物 写真 (右) の白っぽい斑点 太陽系が生まれたときに最初に作られた鉱物であり 太陽系の歴史を表す基準となっている 形成年代はおよそ 45.682 ± 0.002 億年前 Bouvier & Wadhwa (2010) の値を採用
  7. タイムカプセルとしての隕石 images of a stony meteorite (top) by Tiia Monto,

    a Skhote-Alin meteorite (mid) by H. Raab, and CAI included meteorite (bottom) by Dmadeo 地球の年齢の推定 (~45.4 億年) 太陽系の年齢の推定 地上の岩石だけでは地球形成の年代推定は難しい 放射性年代測定の原点を定めるために 隕石に含まれる原子の比率 (同位体比) が使われている 炭素質隕石中のカルシウムとアルミに富んだ鉱物 写真 (右) の白っぽい斑点 太陽系が生まれたときに最初に作られた鉱物であり 太陽系の歴史を表す基準となっている 形成年代はおよそ 45.682 ± 0.002 億年前 Bouvier & Wadhwa (2010) の値を採用
  8. 太陽系小天体の名前 小惑星の場合 短周期彗星の場合 162173 374P/Larson C/2007 V1 Ryugu 1999 JU

    3 注意: 池谷・張彗星 (153P) は長周期彗星だが複数回帰しているので P 系で管理される
  9. 太陽系小天体の名前 小惑星の場合 短周期彗星の場合 162173 374P/Larson C/2007 V1 Ryugu 1999 JU

    3 注意: 池谷・張彗星 (153P) は長周期彗星だが複数回帰しているので P 系で管理される 1999 年 J = 5 月前半期 U 3 = 95 番目 ([A-Z]×3+U) 仮符号
  10. 太陽系小天体の名前 小惑星の場合 短周期彗星の場合 162173 374P/Larson C/2007 V1 Ryugu 1999 JU

    3 注意: 池谷・張彗星 (153P) は長周期彗星だが複数回帰しているので P 系で管理される 1999 年 J = 5 月前半期 U 3 = 95 番目 ([A-Z]×3+U) 仮符号 小惑星番号
  11. 太陽系小天体の名前 小惑星の場合 短周期彗星の場合 162173 374P/Larson C/2007 V1 Ryugu 1999 JU

    3 注意: 池谷・張彗星 (153P) は長周期彗星だが複数回帰しているので P 系で管理される 1999 年 J = 5 月前半期 U 3 = 95 番目 ([A-Z]×3+U) 仮符号 小惑星番号 小惑星名称
  12. 太陽系小天体の名前 小惑星の場合 短周期彗星の場合 162173 374P/Larson C/2007 V1 Ryugu 1999 JU

    3 注意: 池谷・張彗星 (153P) は長周期彗星だが複数回帰しているので P 系で管理される 1999 年 J = 5 月前半期 U 3 = 95 番目 ([A-Z]×3+U) 仮符号 小惑星番号 小惑星名称 符号 2007 年 V = 11 月前半期 1 = 1 番目
  13. 太陽系小天体の名前 小惑星の場合 短周期彗星の場合 162173 374P/Larson P/2007 V1 Ryugu 1999 JU

    3 注意: 池谷・張彗星 (153P) は長周期彗星だが複数回帰しているので P 系で管理される 1999 年 J = 5 月前半期 U 3 = 95 番目 ([A-Z]×3+U) 仮符号 小惑星番号 小惑星名称 符号 2007 年 V = 11 月前半期 1 = 1 番目
  14. 太陽系小天体の名前 小惑星の場合 短周期彗星の場合 162173 374P/Larson P/2007 V1 Ryugu 1999 JU

    3 注意: 池谷・張彗星 (153P) は長周期彗星だが複数回帰しているので P 系で管理される 1999 年 J = 5 月前半期 U 3 = 95 番目 ([A-Z]×3+U) 仮符号 小惑星番号 小惑星名称 符号 2007 年 V = 11 月前半期 1 = 1 番目 通し番号付き符号 P/2018 S1
  15. 小惑星発見の歴史 西暦 0 500 1000 1500 2000 1900 1910 1920

    1930 1940 1950 1960 1970 1980 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 小惑星年間発見数(左軸) 小惑星発見総数(右軸) 小惑星年間発見数 小惑星発見総数 1985 年まで パロマー天文台とライデン天文台による 小惑星サーベイ計画 サイディング・スプリング天文台による 小惑星サーベイ観測 data from minorplanetcenter .net
  16. 小惑星発見の歴史 西暦 0 10000 20000 30000 40000 50000 1900 1910

    1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 0 20000 40000 60000 80000 100000 120000 小惑星年間発見数(左軸) 小惑星発見総数(右軸) 小惑星年間発見数 小惑星発見総数 2000 年まで 組織 的 大 規模サーベイのはじまり data from minorplanetcenter .net
  17. 小惑星発見の歴史 西暦 0 10000 20000 30000 40000 50000 1900 1910

    1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 0 20000 40000 60000 80000 100000 120000 小惑星年間発見数(左軸) 小惑星発見総数(右軸) 小惑星年間発見数 小惑星発見総数 2000 年まで 組織 的 大 規模サーベイのはじまり data from minorplanetcenter.net Spacewatch project アリゾナ大学が先導する小天体サーベイプロジェクト 1984 年より 0.9 m と 1.8 m の 2 台の専用望遠鏡を運用 現在もプロジェクトは続いている Lincoln Near-Earth Asteroid Research (LINEAR) NASA と MIT による地球接近小惑星のサーベイプロジェクト 1996 年より 1.0 m 望遠鏡で観測を開始 1999 年には 2 台目の 1.0 m 望遠鏡を, 2002 年には 0.5 m 望遠鏡を追加 どうも最近新しいプロジェクトを始めようとしている模様...
  18. 最近の小惑星ハンターたち Catalina Sky Survey アリゾナ大学が推進する 1.5, 1.0, 0.7-m 望遠鏡を用いた広視野サーベイ Pan-STARRS

    Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System の略 ハワイ大学が中心となって推進する 1.8-m 望遠鏡を用いた広域サーベイ Zwicky Transient Factory CalTech が中心のタイムドメイン天文学のための超広視野カメラ 超新星等の星の爆発がメインターゲットだが小天体のサーベイにも積極的 ATLAS Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System の略 2 台の広視野 0.5-m 望遠鏡で地球に接近してきた小天体の検出を目指す
  19. 最近の小惑星ハンターたち Catalina Sky Survey アリゾナ大学が推進する 1.5, 1.0, 0.7-m 望遠鏡を用いた広視野サーベイ Pan-STARRS

    Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System の略 ハワイ大学が中心となって推進する 1.8-m 望遠鏡を用いた広域サーベイ Zwicky Transient Factory CalTech が中心のタイムドメイン天文学のための超広視野カメラ 超新星等の星の爆発がメインターゲットだが小天体のサーベイにも積極的 ATLAS Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System の略 2 台の広視野 0.5-m 望遠鏡で地球に接近してきた小天体の検出を目指す
  20. 太陽からの距離と小惑星の材質 日心距離 (au) 1 2 3 4 5 no obj.

    no obj. no obj. ハンガリア群 no data no data 5−20 km 級 20−50 km 級 50−100 km 級 100−1000 km 級 メインベルト内側 メインベルト中央 メインベルト外側 キュベレー族 ヒルダ群 木星トロヤ群 有機物系 石質 金属質 その他 炭素質 DeMeo and Carry (2014), Nature, 505, 629-634, Figure 4 を元に作成 重量による割合を 円グラフで表現
  21. 太陽系形成モデルグランド・タック・モデル/ニース・モデル 日心距離 (au) 1 10 100 1 10 100 太陽系誕生からの時間

    (×106年) 4600 1000 900 800 0.6 0.4 0.2 0 ニース・モデル グランド・タック・モデル DeMeo and Carry (2014), Nature, 505, 629-634, Figure 2 を元に作成 原始惑星系円盤 ガス惑星の移動 小天体の混合 不安定な軌道から 取り除かれる 海王星の大移動 外縁部の天体に影響 カイパーベルト天体 メインベルト天体
  22. 天文学教育研究センターでの太陽系小天体研究 木曽観測所共同利用でおこなわれた太陽系小天体の観測 (計 47 件) その他の太陽系小天体観測 小惑星・彗星の探査 (1977−1988, 香西・古川) モザイク

    CCD による小惑星サーベイ (1993, 渡部) 地球近傍小惑星の測光観測 (1994, 安部) 小惑星による構成の掩蔽の予報改良 (1995, 佐藤) 日本の時期小惑星探査計画の探査候補天体の地上観測 (1998-2011, 安部) 木曽太陽系外縁部サーベイ (1998-2004, 関口・木下) 彗星ダストトレイルの可視サーベイ観測 (2002-2007, 石黒・猿楽) 高黄緯領域における大質量太陽系外縁天体 (惑星X) の探査 (2008-2011, 寺居) 彗星ダストトレイル粒子の光散乱特性 (2008, 猿楽) 広視野 CMOS センサーによるふたご座流星群に属する微光流星の観測 (2012, 渡部) 構成掩蔽サーベイで明らかにする太陽系外縁部の起源と進化 (2013, 有松)
  23. 天文学教育研究センターでの太陽系小天体研究 木曽観測所共同利用でおこなわれた太陽系小天体の観測 (計 47 件) その他の太陽系小天体観測 小惑星・彗星の探査 (1977−1988, 香西・古川) モザイク

    CCD による小惑星サーベイ (1993, 渡部) 地球近傍小惑星の測光観測 (1994, 安部) 小惑星による構成の掩蔽の予報改良 (1995, 佐藤) 日本の時期小惑星探査計画の探査候補天体の地上観測 (1998-2011, 安部) 木曽太陽系外縁部サーベイ (1998-2004, 関口・木下) 彗星ダストトレイルの可視サーベイ観測 (2002-2007, 石黒・猿楽) 高黄緯領域における大質量太陽系外縁天体 (惑星X) の探査 (2008-2011, 寺居) 彗星ダストトレイル粒子の光散乱特性 (2008, 猿楽) 広視野 CMOS センサーによるふたご座流星群に属する微光流星の観測 (2012, 渡部) 構成掩蔽サーベイで明らかにする太陽系外縁部の起源と進化 (2013, 有松)
  24. Map data ©2018 Google, SK telecom , ZENRIN 50 km

    国 国立 立天 天文 文台 台 東京大学木曽観測所
  25. Map data ©2018 Google, SK telecom , ZENRIN 50 km

    木 木曽 曽観 観測 測所 所 国 国立 立天 天文 文台 台 東京大学木曽観測所
  26. 木曽観測所で発見された小惑星 Kiso Ontake Agematsu Mitake-mura Otaki 木曾 御嶽 上松 三岳村

    王滝 直径 ~32.4 km 直径 ~33.0 km 直径 ~11.5 km 直径 ~11.4 km 直径 ~5.3 km ︙ (2271) (2330) (2470) (2924) (2960) 2018 年 10 月 26 日現在で 109 個の小惑星が木曽観測所発見として登録
  27. 木曽観測所で発見された小惑星 Kiso Ontake Agematsu Mitake-mura Otaki 木曾 御嶽 上松 三岳村

    王滝 直径 ~32.4 km 直径 ~33.0 km 直径 ~11.5 km 直径 ~11.4 km 直径 ~5.3 km ︙ (2271) (2330) (2470) (2924) (2960) 2018 年 10 月 26 日現在で 109 個の小惑星が木曽観測所発見として登録 Tokyogiants Hanshintigers JAXA 東京ジャイアンツ 阪神タイガース JAXA 直径 ~? km, 自転周期 ~2 時間 52 分 直径 ~3.2 km 直径 ~2.2 km (26887) (29328) (100267)
  28. 木曽観測所で発見された小惑星 Kiso Ontake Agematsu Mitake-mura Otaki 木曾 御嶽 上松 三岳村

    王滝 直径 ~32.4 km 直径 ~33.0 km 直径 ~11.5 km 直径 ~11.4 km 直径 ~5.3 km ︙ (2271) (2330) (2470) (2924) (2960) 2018 年 10 月 26 日現在で 109 個の小惑星が木曽観測所発見として登録 Tokyogiants Hanshintigers JAXA 東京ジャイアンツ 阪神タイガース JAXA 直径 ~? km, 自転周期 ~2 時間 52 分 直径 ~3.2 km 直径 ~2.2 km (26887) (29328) (100267) 報告された日付と天体数 1986/11/30 1988/12/05 1994/10/13 1994/10/14 1996/01/12 1996/01/13 1996/12/06 1996/12/08 1997/01/16 2001/08/22 3 3 1 3 2 1 1 1 1 3 1976/10/22 1977/02/18 1977/02/19 1977/03/12 1979/12/17 1981/10/30 1982/01/26 1982/05/22 1982/11/14 1982/12/13 1983/03/11 9 28 2 17 1 3 1 3 21 4 1
  29. Figure 1 in Sarugaku et al. (2007) PASJ, 59, L25

    4P/Faye ダストトレイルの観測
  30. 岩石の中にひそむ水分 Usui, et al. (2018), Publications of the Astronomical Society

    of Japan, in press, Figure 5 波長 (μm) 2.5 3.0 3.5 4.0 あかり衛星 (宇宙望遠鏡) による観測
  31. 岩石の中にひそむ水分 Usui, et al. (2018), Publications of the Astronomical Society

    of Japan, in press, Figure 5 波長 (μm) 2.5 3.0 3.5 4.0 地上の水蒸気が厚くブロック あかり衛星 (宇宙望遠鏡) による観測
  32. 水蒸気にじゃまされない土地を目指す 東京大学アタカマ天文台計画 (TAO Project) チリ, アタカマ砂漠に 6.5-m の望遠鏡をもつ天文台を建設 標高 5,640

    m のチャナントール山山頂から水蒸気フリーな観測を!! 中間赤外線観測装置 MIMIZUKU TAO 望遠鏡用に開発された 2−37μm を捉えるカメラ 水を含んだ鉱物に特徴的な 2.7 μm 付近を観測可能
  33. 岩石の中にひそむ水分 Usui, et al. (2018), Publications of the Astronomical Society

    of Japan, in press, Figure 5 波長 (μm) 2.5 3.0 3.5 4.0 地上の水蒸気が厚くブロック あかり衛星 (宇宙望遠鏡) による観測
  34. 岩石の中にひそむ水分 Usui, et al. (2018), Publications of the Astronomical Society

    of Japan, in press, Figure 5 波長 (μm) 2.5 3.0 3.5 4.0 地上の水蒸気が厚くブロック 水蒸気の隙をねらって観測 あかり衛星 (宇宙望遠鏡) による観測
  35. 「巴御前出陣図」 東京国立博物館蔵, 蔀関月(しとみ かんげつ, 1747-1797) • 望遠鏡 東京大学木曽観測所 超広視野105cmシュミット •

    観測視野 20平方度(φ9度内) • センサ キヤノン製 35mmフルHD 高感度CMOS × 84台 • データ取得速度 最大2フレーム/秒 • データ生成量 最大30 TB/夜 超広視野高速CMOSカメラ トモエゴゼン トモエゴゼンの完成予想図 84台のCMOSセンサ キヤノン製35mmフルHD CMOSセンサ 非真空・非冷却・軽量大型構造 装置が軽量になり大型のカメラを実現可能 常温センサを採用するため、真空・冷却装置が不要 ビッグデータ 高速性能ゆえに30 TB/ 人工知能技術、並列計算技術などを導入 夜におよぶ膨大な観測データを生成 時間連続した動画ビッグデータを効率的に処理するため、 CMOSセンサ 国内メーカが開発した高感度CMOS 画素サイズが大きい、常温下でも低いノイズ性能 CCDに比べ高速なデータ読み出し センサを搭載 常温
  36. » 太陽系内に存在する惑星間空間ダストが地球大気に衝突する現象 (~100 ㌧/日) » 肉眼で見える流れ星よりも 1/100 の明るさの流れ星まで捉えられる » 一晩の観測でおよそ

    1,000−2,000 個の流れ星を検出できる » 太陽系内の小さな (~1mm) 仲間たちの大きさを調査する貴重な手段のひとつ » 100 年以上昔の太陽系内小天体の活動を記録したタイムカプセル トモエゴゼンで見る流れ星
  37. 地球接近小惑星 2012 TC4 2012 年に発見された地球接近小惑星のひとつ 10–20 m 級の小惑星 (チェリャビンスクに落下した天体と同程度) 2017

    年 10 月 12 日に地球から 50,000 km の距離まで接近 地球から月までの距離の 1/6 以下に相当する 地球を小惑星の衝突から守る “スペースガード” の訓練として各地でキャンペーン観測 91 / 97
  38. fromthepresentationbyAlanHarris(2014) 10 15 20 25 30 108 106 104 102

    100 102 104 106 108 これまでに見つけた個数 (2012) 予想される個数 (2012) ~10km ~1km ~0.1km ~0.01km asteroid diam. 小惑星の絶対等級 (大きさ) 何年に一回地球に衝突するか (期待値) 小惑星の累積個数 (大きい順 ) 地球接近小惑星の個数
  39. A famous woman warrior rooted in the Kiso region possibly

    fictional character Famous for her extraordinaly strongness Lived very long (1157?-1247?) 巴御前 [tomo.e go zen]