Kwasan and Hida Observatories, Graduate School of Schience, Kyoto University English Home page

ドームレス太陽望遠鏡

ドームレス太陽望遠鏡の紹介

私たちの太陽はその表面で起こる様々な高エネルギー爆発現象について、そのダイナミックに変動する物理構造を詳細に解析できる唯一の天体です。そしてこの太陽での研究が、宇宙の天体活動を理解する基盤となります。

昭和54年に完成したドームレス太陽望遠鏡(DST)は、地上観測で望み得る最高の空間分解能が得られるように設計されており、高分解単色太陽像の撮影などを通して太陽活動現象のメカニズムを解明すると共に、宇宙電磁プラズマ現象の謎に迫ろうとしています。

ドームレス太陽望遠鏡の外観写真
水平分光器

ドームレス太陽望遠鏡には、世界第一級の高い波長分解能を持つ真空垂直分光器と、全波長域同時高分解撮影が可能な水平分光器があり、太陽大気の基本的微細構造と、いろいろな表面活動現象の物理状態を詳しく分析する研究が行われています。
[垂直分光器の詳細]
[水平分光器の詳細]

ドームレス太陽望遠鏡の焦点面には、0.25Åという非常に狭い透過幅を持つHαリオフィルターが設置されており、水素のHα線輪郭に沿って透過波長を変えることにより、太陽表面の三次元構造とプラズマ流の速度分布を調べることが出来ます。また、連続撮影によって、太陽活動現象のダイナミックな変動を目の当たりに見ることができます。

観測風景
スペックルマスキング

また、近年導入された高速読み出し可能な撮像カメラを用いれば、1秒の間に撮影された約100枚の画像を用いて、観測終了後、ソフト的に地球大気揺らぎによるボケを除去し、よりクリアな太陽像を得る事も可能となりました。


さらに、現在 水平分光器室では大気ゆらぎをリアルタイムに補償して クリアな太陽像を定常的に観測できるようにすることを目的とした、 常設型補償光学装置の開発も行なっています。
[補償光学装置開発の詳細 ]

観測例
Hα活動領域1
Hα活動領域2
黒点の三次元構造
噴出型紅炎
垂直分光器による観測例
ツーリボンフレア
水平分光器による観測例
Example of the spectroheliogram
Vector Magnetogram Spectro-heligram
Wide-range spectrum

・ドームレス太陽望遠鏡による他の画像例
・DST Data Archives

装置開発の場としてのDST
ドームレス太陽望遠鏡は、将来の人工衛星や地上大型望遠鏡に搭載することを意識した装置の開発や試験観測の場としても利用されています。
  • 例1:液晶遅延素子内蔵リオフィルタの開発と試験観測
    (Hagino et al., 2014, Proceedings of the SPIE, 9151, 5)
 旧来の光学素子を機械的に回転させる方式のリオフィルタから回転駆動部を除去し、電気的に遅延量を変えることのできる素子を内蔵して、より高速での透過波長シフトが可能で故障発生率も低いフィルタの開発と、それを用いた2色同時撮像観測、偏光撮像観測の試験を進めています。
  • 例2:2次元同時分光観測装置の開発と試験観測
    (Suematsu et al., 1999, ASP Conference Series, 183, 303)
 分光スリットの代わりに、焦点面近傍にマイクロレンズアレイを配置することにより太陽面上の2次元の地点でのスペクトルを同時に撮影することができる装置を導入し、試験的な観測が行なわれてきています。今後、マイクロレンズではなく、2次元イメージを1次元に変換できる特殊な鏡を搭載した新型装置の開発・試験も予定されています。
  • 例3:時間相関カメラの太陽観測への応用
    (Ando & Kimachi, 2003, IEEE Trans. Electron Devices, 50, 2059)
 元々工学的目的で開発された時間相関カメラですが、センサー1画素当たりに3つの電子蓄積層が備えられ、任意のタイミングで光子を各層に振り分けられる機能を生かし、太陽面の磁場偏光成分の測定や、大気揺らぎによる太陽画像の歪の検出とその補償、と言った分野に応用する試みが行なわれてきています。

太陽以外の観測
 ドームレス太陽望遠鏡は、月・惑星のような太陽系内天体など、太陽以外の比較的明るい天体の観測に使用することも可能です。
  DSTで行なわれた金星の分光観測の様子

観測公募と年間スケジュール
ドームレス太陽望遠鏡2016年度観測公募と過去の年間スケジュール

ドームレス太陽望遠鏡性能
望遠鏡
型式ドームレス型真空式塔望遠鏡
光学形式グレゴリー式反射望遠鏡
有効口径600mm
主鏡焦点距離3,150mm
副鏡との合成焦点距離32.19m
副鏡との組合せによる明るさF/53.7
分解能0″18
二次太陽像直径299.95 mm = 1922 arcsec
(1arcsec = 0.1561 mm)
日周追尾方式コンピュータ制御光電案内装置付
望遠鏡鏡筒内真空度2〜5mmHg
架台高度方位式
望遠鏡総重量21トン
ドームレス太陽望遠鏡の断面図

分光器
水平分光器垂直分光器
光学形式ツェルニー・ターナ型ツェルニー・ターナ型真空分光器
焦点距離10m14m
分散能0.33Å/mm (2次スペクトル)0.14Å/mm (5次スペクトル)
有効波長域3600〜11000Å3600〜11000Å
総重量3トン10トン
特徴全波長同時撮影可能高分解能

観測の概要ムービー

サイズが大きいのでご注意下さい。

  1. 鏡筒を太陽の方向に向け、入射窓の扉を開けます。[QuickTime], [GIFアニメーション]
  2. 観測室に太陽光を導入します。[QuickTime], [GIFアニメーション]
  3. リム(太陽の縁)に沿って望遠鏡を動かし、プロミネンスなどを探します。次にフィルターの透過波長を変えることで、太陽表面の異なる深さの部分が見えてきます。[QuickTime], [GIFアニメーション]