彗星のメタン分子重水素比の初測定による原始太陽系円盤赤道面の物質輸送過程の解明

通过首次测量彗星中甲烷分子的氘比，阐明原始太阳系盘赤道面的质量传输过程

• 批准号: 21H04498
• 负责人: 河北 秀世
• 金额: $ 26.62万
• 依托单位: Kyoto Sangyo University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-05 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H04498/
• 关键词: 彗星; 近赤外線高分散分光; 原始惑星系円盤; イマージョン回折格子; 近赤外線高分散分光器

本研究では、彗星コマ中のメタン重水素体による極めて微弱な輝線の初検出を目指し、波長3μm帯における最高感度の地上近赤外線高分散分光観測を実現するため、独自開発のイマージョン回折格子を用いた新しい近赤外線高分散分光器を開発する。2021年度は、光学系設計、クライオスタット設計、二次元赤外線検出器の低温読み出し試験、イマージョン回折格子の常温での分光性能評価、を行った。光学系設計について、波長分解能を当初計画から2倍高い値に仕様変更して光学設計をやり直し、開発済みのイマージョン回折格子を用いてその波長分解能を達成できる設計解を得た。この変更により一度に観測できる波長域は狭まるものの、目的とする輝線強度の測定精度が向上する。この変更は、ESAの彗星探査機Rosettaの質量分析計による最新の報告を受けて、分子同定のために波長域を広くとる必要が減じたことによる。クライオスタット設計について、京都産業大学神山天文台荒木望遠鏡(口径1.3m)のカセグレン焦点に設置可能な設計解を得た。非常にコンパクトであり、他の中型、大型望遠鏡へも無理なく移設、設置が可能となっている。温度解析により光学系や赤外線検出器を十分に冷却可能であることも確認している。二次元赤外線検出器の試験について、Teledyne社製H1RG(5.3μmカットオフ)を温度約60Kまで冷却した状態で光への応答を測定した。その結果、仕様値通りのリニアリティが出ていることを確認した。イマージョン回折格子の評価について、分光系を模擬した光学系にインストールし、結像性能評価と波長分散測定を常温で行った。ここで光源には波長可変赤外線レーザー、検出器には非冷却型のPbSe二次元赤外線検出器を用いている。少なくとも波長分解能R>80,000(検出器のピクセルサイズによる測定限界)を達成し、設計通りの回折次数が得られていることを確認した。

In this study で は, comets コ マ の メ タ ン heavy water ferrite に よ る め extremely faint な て fai line の 検 out early を refers し, wavelength 3 microns 帯 に お け る highest sensitivity の the ground near red outside high dispersion spectral 観 を measurement be presently す る た め, alone 発 の イ マ ー ジ ョ ン を inflexion grid with い た new し い nearly bare outside high dispersion spectrometer を open 発 す る. 2021 annual は, department of optical design, ク ラ イ オ ス タ ッ ト design, secondary yuan red outside 検 extractor の low-temperature 読 み out し test, イ マ ー ジ ョ ン の room temperature inflexion grid で の spectral performance evaluation 価, を っ た. Optics design に つ い て, wavelength can decompose を original plan か ら twice as high on い numerical に shi others - more し て optical design を や り straight し, open 発 済 み の イ マ ー ジ ョ ン を inflexion grid with い て そ の wavelength decomposition can reach で を き る た を design solution. The <s:1> <s:1> change によ する one degree に観 measure the で <s:1> る る wavelength domain <s:1> is narrow まる <s:1> <e:1>, and the purpose is that the measurement accuracy of the とする luminous line intensity <e:1> が is upward する. こ の - more は, ESA の comet probe Rosetta の quality analysis meter に よ る を の report the latest け て, molecular with fixed の た め に wavelength domain を hiroo く と る が necessary reduction じ た こ と に よ る. ク ラ イ オ ス タ ッ ト design に つ い て, Kyoto university of industry mountain observatory araki telescope (1.3 m) の カ セ グ レ ン focus に Settings may な た を design solution. Very にコ パ パ トであ トであ トであ トであ, other <s:1> medium and large telescopes へ unreasonable なく relocation, setting が may となって る る る る. Temperature resolution に よ り や department of light red outside 検 extractor を very に cooling may で あ る こ と も confirm し て い る. Secondary yuan red outside 検 extractor の test に つ い て, Teledyne club H1RG (5.3 mu m カ ッ ト オ フ) を temperature of about 60 k ま で cooling し た state で light へ の 応 answer を determination し た. The そ そ result and the teacher confirmed the た た through そ リニアリティが リニアリティが to て る る とを とを とを. イ マ ー ジ ョ ン inflexion grid の review 価 に つ い て, spectral department を simulation し た optics に イ ン ス ト ー ル し, like performance evaluation 価 と wavelength dispersion measurement line を room temperature で っ た. こ こ で light に は wavelength can be - red outside レ ー ザ ー, 検 extractor に は uncooled type の PbSe secondary yuan red outside 検 extractor を with い て い る. Less な く と も wavelength can decompose R > 80000 (検 extractor の ピ ク セ ル サ イ ズ に よ る determination limit) を reached し, design り の number of inflexion が must ら れ て い る こ と を confirm し た.

项目成果

Volatile Composition and Outgassing in C/2018 Y1 (Iwamoto): Extending Limits for High-resolution Infrared Cometary Spectroscopy between 2.8 and 5.0 μm

C/2018 Y1 中的挥发性成分和放气（Iwamoto）：将高分辨率红外彗星光谱的限制扩展到 2.8 至 5.0 μm 之间

• DOI: 10.3847/psj/ac07ae
• 发表时间: 2021
• 期刊: The Planetary Science Journal
• 作者: DiSanti, Michael A.;Bonev, Boncho P.;Dello Russo, Neil;McKay, Adam J.;Roth, Nathan X.;Saki, Mohammad;Gibb, Erika L.;Vervack Jr., Ronald J.;Khan, Younas;Kawakita, Hideyo
• 通讯作者: Kawakita, Hideyo

Volatile Abundances, Extended Coma Sources, and Nucleus Ice Associations in Comet C/2014 Q2 (Lovejoy)

彗星 C/2014 Q2 中的挥发性丰度、扩展彗发源和核冰协会（洛夫乔伊）

• DOI: 10.3847/psj/ac323c
• 发表时间: 2022
• 期刊: The Planetary Science Journal
• 作者: Dello Russo, Neil;Vervack, Ronald J.;Kawakita, Hideyo;Bonev, Boncho P.;DiSanti, Michael A.;Gibb, Erika L.;McKay, Adam J.;Cochran, Anita L.;Weaver, Harold A.;Biver, Nicolas
• 通讯作者: Biver, Nicolas

Chemical Composition and Spatial Profiles of Long-period Comet C/2020 S3 (Erasmus)

长周期彗星 C/2020 S3（伊拉斯谟）的化学成分和空间剖面

• 发表时间: 2021
• 作者: Ejeta;Chemeda; Gibb;Erika; Roth;Nathan X.; Khan;Younas; Saki;Mohammad; Bonev;Boncho; Di Santi;Michael; Dello Russo;Neil; Vervack;Ronald J.;Jr.; McKay;Adam; Kawakita;Hideyo; Combi;Michael R
• 通讯作者: Michael R

Volatile abundances, coma sources, and ice associations in the nucleus of comet C/2014 Q2 (Lovejoy)

C/2014 Q2 彗星核中的挥发物丰度、彗发源和冰关联（洛夫乔伊）

• 发表时间: 2021
• 作者: Dello Russo;Neil; Vervack;Ronald; Kawakita;Hideyo; Bonev;Boncho; Di Santi;Michael; Gibb;Erika; McKay;Adam; Cochran;Anita; Weaver;Harold; Biver;Nicolas; Crovisier;Jacques; Bockelee-Morvan;Dominique; Kobayashi;Hitomi; Harris;Walter; Roth;Nath
• 通讯作者: Nath

Chemical Composition of Outbursting Comet C/2015 ER61 (PanSTARRS)

爆发彗星 C/2015 ER61 (PanSTARRS) 的化学成分

• DOI: 10.3847/1538-3881/abfcbd
• 发表时间: 2021
• 期刊: The Astronomical Journal
• 作者: Saki, Mohammad;Gibb, Erika L.;Bonev, Boncho P.;Roth, Nathan X.;DiSanti, Michael A.;Khan, Younas;Dello Russo, Neil;Vervack Jr., Ronald J.;McKay, Adam J.;Kawakita, Hideyo
• 通讯作者: Kawakita, Hideyo