近赤外高分散エシェル分光器の開発による木星熱圏ダイナミクスの観測的研究

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昨年度に国立天文台Subaru/IRCSを用いて実施した木星観測では、新たな展望として、Subaru/IRCSに取り付けられた補償光学を用いて、地球大気のゆらぎを補正し、望遠鏡の回折限界に迫る高い空間分解能のオーロラ観測を実施した。高い空間分解能でオーロラ帯の木星ディスク辺縁付近を観測することにより、H_2とH_3^+のオーロラ発光高度を直接導出することが可能となる。本年度は、このデータを画像解析することで、これまで未知であった赤外のH_2とH_3^+(振動準位ν_2=2→0,およびν_2=3→1)のオーロラ発光高度を直接導出した。発光高度の導出には、先行研究に習いオニオンピーリングと呼ばれる手法を用いた。これは、オーロラ発光層を複数の薄い層に区切り、上層から順に単位体積あたりの発光強度を導出する手法である。本研究で用いたオニオンピーリングの手法には2つの仮定が置かれている。一つ目は、オーロラ発光層が光学的に十分薄く、視線方向で最も奥の大気から放出された光も、途中で吸収されることなく観測者に到達する、という仮定である。二つ目の仮定は、オーロラが水平方向に一様である、というものである。私はオーロラ発光の構造をモデリングし、水平構造の影響を調べた。その結果、今回のオーロラ観測ジオメトリの条件に置いては、オニオンピーリングで得られる高度分布は、もとの高度分布をよく再現することが分かった。従って、今回の観測に対してオニオンピーリングを適用することは妥当であるという結論が得られた。近赤外高分散エシェル分光器の開発においては、昨年度新たに開発、導入した回折格子駆動機構に再現性の課題が見つかり、これを改善するための改修を施した。また、フィルター交換機構や画像・分光切替機構をはじめとする各コンポーネントを製作し、赤外分光器の完成に目処をつけた。