TMT計画の概要と進捗状況

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国立天文台 TMT推進室

青木和光

2018.9.10.光赤天連シンポジウム

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2017年光赤天連シンポジウム「国際協力で実現させる2020年代の光学赤外線天文学」

1. TMT計画の概要

2. 建設の現状

ハワイの状況、バックアッププラン

3. 国際協力と日本の役割

4. 国際競争 他のELT計画

5. 運用プラン

TMT建設の現状と日本の役割、運用プランと国際協力・国際競争

参考：昨年の報告

超大型望遠鏡TMT計画概要

【 概 要 】

地球型系外惑星探査、初期宇宙史の解明、

ダークエネルギーの解明などを期し、国際共

同科学事業として、ハワイ島マウナケア山頂

に口径30m光学赤外線望遠鏡TMTを建設する。

望遠鏡本体や主鏡の製作などを担当し、2020

年代の観測天文学をリードする。

• メンバー国・機関：

自然科学研究機構(日本)

カリフォルニア工科大学、カリフォルニア大学

中国国家天文台

インド科学技術庁

カナダ国立研究会議

(米国天文学大学連合／NSF(米国国立科学財団))

• 日本の分担：望遠鏡本体構造、主鏡、観測装置

• 建設費：約1800億円（約18億米ドル）

観測装置

ナスミス台

副鏡 第三鏡

主鏡

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①地球型系外惑星の直接検出と生命の兆候探査②宇宙最初の天体の解明③ダークエネルギーの性質の解明

すばる望遠鏡（口径8.2ｍ）

距離約130億光年の銀河を次々発見

太陽系外惑星の直接撮像に成功

TMT（口径30ｍ）の科学目標

すばる望遠鏡やアルマ望遠鏡が浮きぼりにした宇宙の謎に挑む

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地球に似た軌道をもつ惑星形成の証拠

星間物質にアミノ酸材料を発見

アルマ望遠鏡

0.4秒角土星軌道半径相当

地球軌道半径相当

②宇宙最初の天体の解明5

2-3億年後頃（赤方偏移～15）• ガスが集積し最初の星が誕生• 誕生の時期はよくわかっていない• 組成は水素・ヘリウムのみ• 大質量星は数百万年で爆発し、酸素や鉄などの元素を供給

5-6億年後（赤方偏移～10）• 星の集団である銀河が誕生• 水素・ヘリウムに加えて酸素・鉄などの重元素が含まれる

• 周囲では水素・ヘリウムのみの星の形成も続く可能性あり（未解明）

7-8億年後（赤方偏移～7）• 多数の銀河が誕生• 宇宙の再電離が進行

ハッブル望遠鏡（撮像）アルマ（分光）すばる/ULTIMATE（撮像）

宇宙誕生直後（40万年以降）• 主に暗黒物質の重力で水素・ヘリウムガスが集積が始まる。

• 星はまだ存在しない

TMT（分光）JWST（撮像・分光）

ハッブル望遠鏡（撮像）すばる(撮像・分光)アルマ（分光）

•最初の星が誕生したのはいつか？•最初の星の明るさ・重さは？•最初の星の誕生から銀河の誕生までに何が起こったか？

•宇宙の再電離はいつ、どのように起こったか？

現在考えられているシナリオ 解明すべき課題

水素・ヘリウムのみの星の光

酸素などを含む銀河

※対象が小さいときは、補償光学つきのTMTがJWSTの感度を上回る。

CG画像©ALMA(ESO/NAOJ/NRAO)

天体画像©すばる望遠鏡

TMTで詳細観測

(宇宙再電離の解明など)

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30ｍ光学赤外線望遠鏡TMT建設計画と日本の役割

【建設概要】

日本の建設費375億円+国内経費40億円

2018年度 山頂建設再開予定

2027年度 完成予定

【日本の分担】

• 望遠鏡本体の製造・組立

• 全主鏡分割鏡材（574枚）の製作

• 分割鏡の1/3（175枚）の研磨

• 第一期観測装置の一部製作・組立

• 分担金（TMT国際天文台運営費）

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主鏡分割鏡 (492枚と交換用82枚）望遠鏡本体

研磨加工分担日本インド中国米国

年度 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027

建設準備期 建設期

完成▼

基本設計

▼H26.5 TMT国際天文台設立マイルストーン

望遠鏡本体構造（日本）

▼H30 現地建設開始

ドーム建設（カナダ）

主鏡（日本）

主鏡

TMT建設 工程7

基礎工事・建設 内装

詳細設計

輸送・現地据付調整

製造準備

鏡材製作

研磨試作 研磨加工

研磨加工（米国・インド・中国）

主鏡支持機構（インド）

観測装置（日本・米国・カナダ・中国・インド）

副鏡（米国）

主鏡制御（米国・インド）

第三鏡（中国）

補償光学（カナダ）

構造部・制御系製造

分割鏡材（平板） 球面研削

表面非球面研削 表面非球面研磨

国内外で行われる非球面加工等（日本は約3割を担当）

分割鏡材の製造と球面加工（日本が574枚すべてを担当）

約7割は海外（米国、中国、インド）に供給

米国での仕上げ加工に供給

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外形加工等支持機構への搭載

主鏡分割鏡の製作工程と日本の分担

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主鏡分割鏡製作の進展

製作工程の進捗 鏡材の海外への供給

インドへの輸送（2017年度）鏡材

非球面研削 非球面研磨

望遠鏡本体の詳細設計

2013 11/12－14 基本設計審査会 (PDR) 合格

20144月15-16日 望遠鏡制御系のPDR 合格

11/18-28 主鏡セグメント鏡交換機構のPDR 合格

2015

2月17-20日 望遠鏡本体の最終設計審査会(FDR-P1)

完了

7月27-29日 望遠鏡制御系のFDR-P2主要な課題を解決してFDR phaseを完了させる必要あり

完了

10月8-9日 長納期品の材料調達開始にむけた審査（LPR)

合格

2016

2月24~25日 Delta FDR-P2 完了

12月7-9日 FDR-P3（主鏡セグメント交換機構等）

完了

2017 製造準備を開始

2018 製造を開始（製造図面作成等）

主鏡セグメント鏡交換機構

2016年グッドデザイン賞

（ベスト100および特別賞）受賞

PDR: Preliminary Design Review

FDR: Final Design Review

LPR: Long-lead Procurement Review10

11TMT国際天文台での主鏡分割鏡試験

• 主鏡制御のアクチュエータやエッジセンサーを試験• テストベッドは日本で試作された主鏡セルのトラス

ボード会議メンバーが視察（カリフォルニア州モンロビア、2018.8.)

TMT推進室ブログ(2018年9月6日）より

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低次波面センサー（カナダ）

撮像モード（日本）

面分光モード（米：UCLA,

Caltech）

支持機構

観測装置

• 第一期観測装置：設計・開発が進行中 IRIS：詳細設計(2017～）

• 第二期観測装置：装置の選択にむけて、”White

Papers”を募集(2018.3)→今後検討する装置・課題を選定

IRIS

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建設地ハワイの状況

マウナケア保護地区利用許可（CDUP）とサブリースの状況

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2013年4月：ハワイ州土地・天然資源委員会(BLNR) がCDUPを承認

2014年7月：ハワイ大学(UH)-TMT国際天文台のサブリースにBLNRが同意

2015年12月：ハワイ州最高裁が州による承認手続きの瑕疵を理由にCDUPを無効とし、審査を差し戻す判決

2016年10月～2017年3月：CDUP審査の公聴会を開催（44回）

2017年1月：サブリースを無効とする環境裁判所判決

2017年2月：サブリース無効判決にBLNRとUHが不服申し立て。最高裁へ

2017年9月：BLNRがCDUPを再承認

2017年10月：CDUP承認に対する訴訟

2018年3月：サブリース案件 最終口頭弁論

2018年6月：CDUP案件 最終口頭弁論

2018年8月：サブリースの裁判判決（5人の判事全員が有効性を支持）

今後の予定

CDUPの裁判判決（10月までに出る見込み）

2018年度内に現地建設再開

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ハワイ州による保護地区利用許可の再承認(2017.9.29)

毎日新聞2017.9.30.

Q. Do you support or oppose the construction of TMT on Mauna Kea?

Support Oppose Undesided

State 77% 15% 8%

Islands other than Oahu

74% 19% 7%

Hawaiian 72% 23% 5%

March 13-18 by Mason-Dixon Polling & Strategy

TMT建設に関する世論調査（2018.3.)

ネイティブハワイアンの間でも建設支持が増加

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TMT・すばるの運用体制の検討

共同利用の流れ

観測提案（プロポーザル）申請

観測時間割当・観測準備

観測観測支援

審査

データ解析 データ解析支援

データ配布

観測準備支援

望遠鏡の夜間オペレーション・保守

アーカイブデータの二次利用 データアーカイブ

共同利用運用の改善科学諮問委員会、ユーザーズミーティング開催

赤枠：観測所の仕事

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すばるTMT-J共同利用

すばる望遠鏡運用

すばるTMT-J科学研究教育・広報

すばるTMT開発

すばるTMT-J管理事務

•観測提案受付・審査•観測時間割当•観測者サポート•データアーカイブ

•夜間観測遂行

•望遠鏡、観測装置、計算機の運用（保守・機能更新含む）

•科学研究推進•研究交流対応•教育•アウトリーチ•広報

•新観測装置および要素技術開発•持ち込み装置対応•運用モード・効率化等の検討

•総務•経理•人事•安全

ハワイ観測所長

国立天文台長 TMT国際天文台（TIO）

TIO評議員会

TIO台長

望遠鏡運用

TMT運用期 TMT-J 代表

すばる・TMT共同利用推進体制案（検討中）

TMT望遠鏡運用

支援

（望遠鏡保守等）

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TMT-Jとすばるの共同利用を一体化→ユーザーからみた利便性と効率化をはかる

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TMT計画の概要と進捗状況

• マウナケア保護地区利用許可（CDUP)は再承認された（2017年9月）。これに対して起こされた訴訟については最高裁で審査中（口頭弁論は終了）。2018年度内の現地工事再開にむけ準備中

• 主鏡製作は量産工程が進展、望遠鏡本体も製造開始

• 運用期にむけ、すばるとの一体的な共同利用運用体制の検討を進めている