Euclid/WFIRST

住 貴宏 (Osaka Univ.)

光赤外広視野サーベイ衛星•Dark Energy•Exoplanet•Near Infrared Sky Survey

2014/9/9 [光赤天連シンポジウム] NAOJ

Euclid/WFIRST explore the Late 20th

century’s biggest discoveries Accelerating expansion of universe•Cosmic acceleration history via

•Weak lensing (WL)•Supernovae (SN)•Baryon Acoustic Oscillation (BAO)•Red shift space distortion (RSD)

•Structure growth via WL, RSD•Test Einstein’s gravity and Modified Gravity

Exoplanets•Complete statistical census of Planetary systems which Kepler started• Direct observation by coronagraph

Euclid/WFIRST difference WFIRST(General observatory, 2024~)Primary: 2.4mLife time: 5yr (+1 with Coronagraph)IR(0.7-2.0) Im(4band), Spec(grism+IFU)FOV: 0.28deg2 (18H4RG)High latitude 2000deg2 ,YJHAB=26.7Galactic Plane 1240deg2 ,YJHAB=26Supernova wide 27.4deg2,Y=27.1,J=27.5Supernova mid 9.0deg2 , J=27.6,H=28.1Supernova deep 5.0deg2,J=29.3,H=29.4Galactic Bulge 2.8deg2

•Dark Energy•Weak Lensing•Baryon Acoustic Oscillation•Super Novae

•Exoplanet Microlensing•General Observer Program (~25%)

Euclid(Dark Energy mission, 2020~)Primary: 1.2mLife time: 6.25yrOptical (550-900)Im +IR(YJH)Im,SpecFOV: 0.54deg2

Wide 15kdeg2 ,MAB=24.5,YJHAB=24Deep 40deg2 ,MAB=26.5,YJHAB=26

•Dark Energy•Weak Lensing•Baryon Acoustic Oscillation

•（Exoplanet Microlensing)(extended)

Wide 15kdeg2 ,MAB=24.5,YJHAB=24Deep 40deg2 ,MAB=26.5,YJHAB=26

HSC-for-Euclid Survey依頼の経緯G Euclidサーベイは地上可視光多色サーベイ(ugriz)のパー

トナーが必要

G 南天: Dark Energy Survey (米国、5000平方度)。いずれLSSTG 北天: (1) WHT 4mをupgrade (タイムスケールが合わなくなりつつある

）(2) CFHTのupgrade (フランスを中心に科研費申請中) (3) HSC (4) Pan-Starrs2 (1.8m×2)

G 2012年6月にEuclid Consortium LeaderのYannick Mellier氏が来日し、林台長にHSCで6000平方度(i~25, 200晩相

当) をサーベイして欲しいと依頼。

• HSC-for-Euclidサーベイの見返りとして、

日本人４０人の参加を提案される。

• SAC主導で継続議論中。

2.4m WFIRST-AFTA• Existing Hardware: high quality mirror and optical system• 2.4m aperture on-axis obscured telescope, 270K • 28.5 degree inclination geosynchronous orbit,

Atlas V 541 launch vehicle • Two-channel wide-field instrument with IFU

0.6 to 2.0 um

$10M over FY13 & $56M over FY14 for WFIRST

18 NIR detectors 0.11 arcsec/pixel 0.28 deg2

Slitless spectroscopy with grism in filter wheelR_θ ~ 100 arcsec/micron

Each square is a H4RG-104k x 4k, 10 micron pitch

288 Mpixels total9

WFIRSTObservational fields

High latitude survey

Available for GO survey

AFTA: 15x more sensitive10x sharper

Euclid

HST WFC3/IR CLASH cluster, simulated to WFIRST-2.4

Cumulative number of high-z galaxies expected in the HLS.

AFTA with Coronagraph (option)

• With additional ~$100M cost• Imaging Ice & Gas giant exoplanet• Imaging debris disks• 400-1000nm band pass• 10-9 contrast• 100 milliarcsec inner working angle

at 400nm

Microlensing Exoplanet Survey with WFIRST

•300Mstars in 2.8 deg.2•15min cadence•72 day continuous observation x6

Mag

nific

atio

n2.5

3

2

9.2 9.4 9.6 9.8Days

Deviation Due to Planet

Magnification by stellar lens

Offset from peak givesprojected separation

Mag

nific

atio

n

2.5

2

1.5

3

3.5

-20 -10 0 10 20Days

Twice EarthEarthHalf EarthNo Planet

Microlensing ExoplanetSurvey with WFIRST

Complete the censusof planetary systemsin the Galaxy

•3000 bound planet200 (< 1 M⊕)

•2000 free-floating planet100 (< 1 M⊕)

GO & Archive sciences

1. Open Cluster and Star Forming Region IMFs to Planetary Mass2. Exoplanet via transit and Astrometry3. High-precision IR CMDs of stellar populations.4. Quasars as a Reference Frame for Proper Motion Studies

(LMC,GB)5. Proper Motions and Parallaxes of Disk and Bulge Stars

(~10μas/yr)6. White dwarfs.7. Nearby Galaxies8. Galaxy Structure and Morphology9. Evolution of Massive Galaxies10.Distant, High Mass Clusters of Galaxies11.Obscured Quasars12.Strongly Lensed Quasars13.Strong Lensing14.High‐Redshift Quasars and Reionization15.Faint End of the Quasar Luminosity Function16.Probing the Epoch of Reionization with Lyman-α Emitters

日本のWFIRST参加への活動G 2010年12月初期WFIRST Science Definition Team(SDT)に住が参加

G 2013年7月。NASAのWFIRST-AFTA を国際協力により推進する立場から、WFIRST-AFTA Science Definition Team(SDT)にJAXA representative として山田亨宇宙理学委員（東北 大学教授）が参加。

G 2013年８月２１日に「WFIRST 連絡会」立ち上げ、第１回打ち合わせ。

山田亨（代表）、住（幹事）、岩田、河合、郷田、児玉、芝井、高田、田村、 中川、宮崎、諸隈、山田（良）、塩谷、西川、村上、矢野、小谷、川原、井上、 松尾（敬称略）他

G 現在までに、５回打ち合わせ。

G WACOワーキンググループ設立

G 2015年1月、SDT final reportG 2016年初頭、NASAがなんらかの決定

WFIRST連絡会はWGヘの移行を視野に活動中。

興味のある方は是非参加ください。

SDT最終レポートに向けてG SDT 最終レポートに向けて 11月にドラフトとりまとめ、1月に公表

G 国際協力の可能性について明記の方針 (JAXA-NASA 協議を経て) 各分野での貢献可能性を簡潔にまとめる予定。カナダも同様。

G Guest Observer Time の White Paper を追加募集: 日本、カナタ◌゙、ヨーロッパからのインプット歓迎 (現行は Interim Report http://wfirst.gsfc.nasa.gov/ ) 締め切り１１月２１日のDST meeting

G 軌道の議論 (L2にして、将来、オカルター衛星をあげて系外惑星観測の可能性) フィルタの議論 特に可視の必要性の有無

G 低温オプション をどうあつかうか? 実績は 285K (上限 1.8-1.9um)、現在の基本設計案は 270 K (上限 2um) オプションとして 250K の可能性を検討(上限 2um --> 2.4um)

G WFIRST Data Rights Options

Summary光赤外広視野サーベイ衛星での大統計量で宇宙の加速膨張、

系外惑星を解明する。

Euclid： Euclidチームからは、HSC-for-Euclidサーベイを強く望まれている。

参加は継続審議中。

WFIRST： 2.4m AFTA実現可能性が高い。

コロナグラフの搭載が検討されている。

日本の参加を模索中。

GO program 多くの分野の方の参加が可能。

Subaru/PFSやTMTの良いターゲットとなる