ホモキラリティ円偏光を用いた系外惑星生命探査: その実現に向けた地球観測

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本研究はで、月面地球照を観測し、地球のホモキラリティ円偏光を測定することを目指す。本年度は、精密偏光観測装置 POPO の開発を前年度から継続した。POPOは「月面地球照を観測によるホモキラリティ円偏光の測定」を実現するために必要な装置である。「高速位相変調」という技法を用いることで高精度の(直線および円)偏光観測を可能にする。前年度までに、既存の高速位相変調型の観測装置と同等の装置、すなわち、直線偏光のみ測定可能で撮像機能のない装置を開発までを完了した。本年度は「部分的な撮像装置化」および「円偏光観測機能の追加」を行った。撮像機能の追加は、本研究地球照観測に必要である。POPOには2系統の光学系があるが、このうちの一方にCMOSカメラを取り付け、撮像機能を持たせた。2022年7月に、兵庫県立大学の2mなゆた望遠鏡にPOPOを取り付け、初の直線偏光撮像観測を行った。Rバンド2.9等の無偏光標準星を10分間の連続観測したところ、直線偏光の度合いを表すストークスパラメータの標準誤差は 9.3 ppmであった。ほぼ目標通りの精度が得られた。さらに、POPOの光学系に 1/4波長板挿入機構を導入し、円偏光観測機能を追加した。この改良の際、半波長板も光学系に挿入できるようにした。これまで直線偏光度の導出に必要なQ/I 観測と U/I観測を切り替えるには、装置全体を光軸周りに45度回転させる必要があった。今回の改良により、装置を回転することなく半波長板の挿入退避でQ/I 観測と U/I観測を切り替えられるようになり、観測の時間的効率が高まることが期待される。