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トモエゴゼン

 

よみ方

ともえごぜん

英 語

Tomo-e Gozen

説 明

東京大学大学院理学系研究科附属天文学教育研究センター木曽観測所が105cmシュミット望遠鏡用に開発した広視野動画カメラとデータ処理ソフトウエア群からなる観測統合システム。2019年10月より科学観測を開始した。地元にゆかりのある歴史上の人物「巴御前」からこの名前がついた。

トモエゴゼンカメラには84台のCMOSイメージセンサ(計1億9,000万画素)が搭載されており、木曽シュミット望遠鏡の直径9度という広い視野を覆い尽くす。ただし、センサーの間には隙間があるため、一度にカバーできる視野は20平方度(満月84個分)である。このカメラの最大の特長は、高感度かつ高速読み出しのできるCMOSイメージセンサーを用いているため、露光時間を0.5秒(2 fps)まで短くすることができる、すなわち可視光で空の動画を撮れる所にある。1晩の観測で得られるデータは最大30テラバイトにおよぶ。この観測データを即時に解析し過去のデータと比較することで、天体の明るさや位置の変化を高精度にとらえることができる。

トモエゴゼンカメラは木曽観測所内に設置されたオンサイト計算機群に直結されており、大規模データベースと機械学習モデルを搭載したソフトウエア群により制御およびデータ解析が行われる。最大30テラバイト/夜のデータは膨大なため全てを長期に保存することはできない。このため生データは取得から5日後に順次消去される。トモエゴゼンの解析ソフトウエアは観測データが消される前に科学的に意味のある情報のみを長期保存用のストレージへ保存する。研究者はこの長期保存用ストレージ内のデータに対して、さまざまな観点から解析を行う。12,000平方度の空に対して1周回観測する全天サーベイと、特定の3,000平方度の空を約10周回観測する高頻度サーベイが毎晩、自律的に実施されている。サーベイの経路は雲の分布、気象状況、観測の進行状況などを考慮した数理最適化アルゴリズムによりリアルタイムに最適化される。各サーベイポジションでは、1セットが18フレームで構成される2 fpsの動画データが取得される。

このサーベイにより超新星、恒星フレア矮新星などの突発現象や地球接近小惑星や微光流星などの高速移動天体が多数検出され、独自のアラートシステムや国際的なデータベースを通じて発信される。重力波、宇宙ニュートリノガンマ線バーストX線バーストなどのアラートを外部から受信した際は、自動でサーベイ観測を中断し、突発現象の発生領域に対して即時に追観測を実施する。トモエゴゼンは全地球測位システム(GPS)に同期されているため0.1ミリ秒の精度で時刻を記録できる。そのため、離れた場所にある電波望遠鏡やX線望遠鏡などとの同時観測による突発現象のサブ秒スケールのタイミング解析が可能である。

トモエゴゼンのデータには空で発生するイベントが網羅的に含まれるため、地球高層大気の研究、宇宙機や宇宙デブリの状況の把握、リアルデータによる教育・普及など広範囲の分野間連携につながる宇宙科学の展開が期待される。トモエゴゼンが取得するデータおよびそこから抽出された情報は、木曽観測所に接続された学術高速ネットワークSINETを通じて東京大学の本郷および柏キャンパスに逐次転送され、ウェブサイトより一般および共同研究者に公開されている。
トモエゴゼンホームページ:
https://tomoe.mtk.ioa.s.u-tokyo.ac.jp/ja/
トモエゴゼンスカイアトラス:(毎日更新)
https://tomoe.mtk.ioa.s.u-tokyo.ac.jp/skyatlas/?lang=ja
木曽観測所ホームページ:
http://www.ioa.s.u-tokyo.ac.jp/kisohp/

 

トモエゴゼンで撮影した地球接近小惑星2012 TC4の動画(波長400–650nmの可視光)。日本時間2017年10月11日20時40分36秒–21時04分36秒の間に撮影した2秒露光の画像720枚(総観測時間24分間)を200倍速で再生したもの。動画の左上から右下へ移動する点源が2012 TC4。移動する点源の明るさが周期的(約12.4分周期)に変動していることがわかる。本データ取得時の「地球中心」と「2012 TC4の中心」の間の距離は約420,000kmと推定される。
画像提供: 東京大学木曽観測所

 

トモエゴゼンが撮影した太陽系外縁天体クワオアーによる恒星掩蔽の動画。0.5秒露光で取得した179枚の画像データを5倍速で再生している。動画の上が北。6.4分角 × 3.6分角の領域をトリミング。画像中心付近にある矢印で示した光点がクワオアーに掩蔽された恒星。
画像提供: 東京大学木曽観測所
詳しい説明は木曽観測所のホームページにある。
http://www.ioa.s.u-tokyo.ac.jp/kisohp/NEWS/quaoar2019/quaoar2019.html


「はやぶさ2」帰還の動画。2020年12月5日23時55分から00時08分の観測で得た動画データ。24倍速で再生。動画の上が北。31.7分角 x 17.8分角の領域をトリミング。中央を上から左下へ移動する点が「はやぶさ2」探査機。右上から中央下へ移動する微かな点が「はやぶさ2」から分離したカプセル。周囲の白い点は恒星。 はやぶさ2の位置: カシオペア座の方向。提供:木曽観測所

https://www.youtube.com/embed/Hmiw5FPL6W0?si=arhxfD4ZSuWuXwuT”

2024年05月21日更新

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    関連画像

    画像をクリックすると拡大されます

    東京大学木曽観測所の105 cmシュミット望遠鏡
    (クレジット:東京大学木曽観測所)
    http://www.ioa.s.u-tokyo.ac.jp/kisohp/IMAGES/pics/TELDOME/tel_2.jpg
    シュミット望遠鏡の焦点面に搭載されたトモエゴゼンカメラ。84個のCMOSセンサは、球面状の焦点面に合うよう高精度で配置されている。
    (クレジット:東京大学木曽観測所)
    広域動画スキャンで取得した1晩分の動画を合成した画像(2019年9月25日)
    (クレジット:東京大学木曽観測所)
    http://www.ioa.s.u-tokyo.ac.jp/kisohp/NEWS/pr20190930/pr20190930.html
    スカイアトラスのトップページ。
    「トモエゴゼンスカイアトラスは、トモエゴゼンが取得した空の画像データを閲覧できるウェブユーティリティです。 観測日の異なる画像を比較することで、新星、超新星、変光星のような明るさが変化する天体や、惑星、小惑星、彗星のような移動する天体を見つけることができます。 トモエゴゼンスカイアトラスのデータは日本時間の12時頃(世界時3時頃)に毎日更新されます。
    トモエゴゼンスカイアトラスでは名古屋市科学館 の星座線データを利用しています。」
    (https://tomoe.mtk.ioa.s.u-tokyo.ac.jp/skyatlas/?lang=ja からの引用)
    トモエゴゼンが捉えた赤色矮星の表面で発生した短時間フレア。上は想像図で下がフレームのデータと光度曲線。
    出典:https://www.s.u-tokyo.ac.jp/ja/press/2022/8019/
    (Image credit: 東京大学木曽観測所)