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Near-Infrared Polarimetric Differential Imaging Instruments with the Subaru Coronagraphic Extreme Adaptive Optics

張, 進 東京大学 DOI:10.15083/0002006289

2023.03.24

概要

論文審査の結果の要旨
氏名

張

進

本論文は、すばる望遠鏡用コロナグラフ超補償光学（SCExAO）用の近赤外線偏光差分
観測装置の開発について述べたものである。
本論文は６章からなる。第１章は序章であり、本研究の背景や動機、関連する既存装置
の詳細がまとめられている。本研究は原始惑星系円盤の観測的研究を進めることを目標に
しており、その為には円盤からの散乱光を高解像度で見ることができる補償光学と偏光観
測の組み合わせが有効であることが説明されている。SCExAO はすばる望遠鏡で運用され
ている高空間解像度を達成できる超補償光学システムで、本研究ではこれに偏光機能を組
み入れる。具体的には近赤外線面分光装置 CHARIS に分光偏光モードを追加することと、
近赤外線カメラを用いた高速スイッチング差分偏光撮像機能を追加することが、本開発研
究のゴールであることが述べられている。
第２章は分光偏光モードの追加についての説明である。偏光素子としてウォラストンプ
リズムが用いられており、これを SCExAO システムの平行光内に挿入することで分光偏光
モードを実現する。具体的な挿入場所や機械部分の説明ののち、ウォラストンプリズムの
単体試験の結果が述べられている。光源を用いた試験の結果、本開発で用いるウォラスト
ンプリズムが消光比で 1/1000 以下を達成していることが示される。これは実際の観測で要
求される 0.1%の偏光決定精度を十分に達成している。
第 3 章は高速スイッチング偏光差分撮像モードの記載である。ウォラストンプリズムを
用いて２偏波を同時観測する場合でも、光路の違いによって測定される偏光度が影響され
てしまうことが知られている。これを除外するために、入射偏光を 90 度変化させ、その差
分をとる偏光差分撮像と呼ばれる手法が用いられる。しかし実際の観測では、偏光方向の
変化の間に大気透過率が変動するなどの問題が起き、性能が劣化してしまう。本研究では、
偏光方向を大気変動より早く変化させることでこの問題を解決する。偏光素子としては強
誘電性液晶（Ferroelectric liquid crystal, 以下 FLC）を用いる。FLC は自発分極を有し、
外部電場によって液晶方向を高速に変化させられる素子である。これを SCExAO の光学系
に組み込み、撮像用の高速カメラと同期して駆動させることで、大気変動よりも速いタイ
ムスケールでの偏光スイッチング観測を実現する。このような FLC を近赤外線波長の天体
観測装置に組み込むのは世界で初めてのものである。論文では FLC を用いた高速スイッチ
ング偏光差分撮像モードの概要が述べられた後、論文提出者が開発した FLC とカメラとの
同期システムが説明されている。その後、FLC の試験としてスイッチング試験の結果が述
べられる。得られたスイッチ速度は 160μs であり、カメラ読み出し時間なども考慮して
も 1kHz のスイッチ速度で時間効率 62%、500Hz で時間効率 81%が実現できている。また、
瞳撮像モードを用いた光路内のチェックも実施し、FLC 挿入時にも光学系に大きな影響が
なく、スループット 90%が達成されていることが確認されている。
第 4 章は上の分光偏光モードの試験観測についてまとめられている。試験観測は 2019
1

年 2 月に実施し、原始惑星系円盤を伴う星 HD34700A と AB Aur の観測を行った。これ
らの観測では J, H, K バンド全域において波長１次元空間２次元のデータキューブが取得
され、星を取り巻く円盤の様子を詳細にとらえることに成功している。円盤の観測で重要
な Inner Working Angle も、分光モードの解像度に相当する 2×λ/D（λは波長、D は望
遠鏡口径）を達成している。HD34700A の観測では、予備的解析ながら、従来観測では見
えなかった２つのアーク状構造を新たにとらえている。AB Aur についても、10 年前に取
得された別観測との比較から、円盤の公転運動をとらえることに成功している。以上より、
本研究で開発した分光偏光モードは十分な観測性能を持つと結論されている。なお分光偏
光モードは 2020 年前期よりすばる望遠鏡で共同利用観測に供されている。
第 5 章は開発した偏光観測モードの新規性についての議論である。分光偏光モードは J,
H, K バンドを一度にカバーするという特徴を持っており、これは他の 8-10m クラス望遠
鏡の同種の観測装置に比べて高い優位性がある。高速スイッチング偏光差分撮像モードは
他の望遠鏡にはないユニークな機能であり、Inner Working Angle を回折限界に相当する
1×λ/D まで下げることが期待される。今回の試験観測では高速カメラの準備が間に合わ
なかったが、今後の活躍が大きく期待できる観測機能である。
第６章は論文のまとめである。
本研究で開発された偏光撮像モードは近赤外線波長での偏光を高精度で測定できるもの
であり、原始惑星系円盤の観測的研究に大きく貢献するものである。他の同種装置と比べ
ても優位性は高く、開発の学術的な価値は高いと認められる。
なお、本研究は田村元秀氏との共同研究であるが、論文提出者が主体となって行ったも
ので、論文提出者の寄与が十分であると判断する。
したがって、博士（理学）の学位を授与できると認める。

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参考文献

Absil, O., & Mawet, D. 2010, A&A Rev., 18, 317

Alibert, Y., Mordasini, C., Benz, W., & Winisdoerffer, C. 2005, A&A, 434, 343

Beckwith, S. V. W., Sargent, A. I., Chini, R. S., & Guesten, R. 1990, AJ, 99, 924

Blum, J., & Wurm, G. 2008, ARA&A, 46, 21

Boccaletti, A., di Folco, E., Pantin, E., et al. 2020, A&A, 637, L5

Boss, A. P. 1997, Science, 276, 1836

Brandt, T. D., Rizzo, M., Groff, T., et al. 2017, JATIS, 3, 048002

Bryden, G., Chen, X., Lin, D. N. C., Nelson, R. P., & Papaloizou, J. C. B. 1999, ApJ, 514, 344

Charbonneau, D., Brown, T. M., Latham, D. W., & Mayor, M. 2000, ApJL, 529, L45

DeWarf, L. E., Sepinsky, J. F., Guinan, E. F., Ribas, I., & Nadalin, I. 2003, ApJ, 590, 357

de Boer, J., Langlois, M., van Holstein, R. G., et al. 2020, A&A, 633, A63

di Folco, E., Dutrey, A., Chesneau, O., et al. 2009, A&A, 500, 1065

Eisner, J. A., Lane, B. F., Akeson, R. L., Hillenbrand, L. A., & Sargent, A. I. 2003, ApJ, 588,

360

Fukagawa, M., Hayashi, M., Tamura, M., et al. 2004, ApJL, 605, L53

Gaia Collaboration, Brown, A. G. A., Vallenari, A., et al. 2018, A&A, 616, A1

Grady, C. A., Woodgate, B., Bruhweiler, F. C., et al. 1999, ApJL, 523, L151

Groff, T. D., Kasdin, N. J., Limbach, M. A., et al. 2015, Proc. SPIE, 9605, 96051C

Guyon, O. 2003, A&A, 404, 379

Guyon, O. 2005, ApJ, 629, 592

Guyon, O., Martinache, F., Garrel, V., Vogt, F., Yokochi, K., & Yoshikawa, T. 2010, Proc.

151

SPIE, 7736, 773624

Hamaker, J. P., & Bregman, J. D. 1996, A&AS, 117, 161

Hanaoka, Y. 2004, Sol. Phys., 222, 265

Hashimoto, J., Tamura, M., Muto, T., et al. 2011, ApJL, 729, L17

Hayano, Y., Takami, H., Oya, S., et al. 2010, Proc. SPIE, 7736, 77360N

Hinkley, S., Oppenheimer, B. R., Soummer, R., et al. 2009, ApJ, 701, 804

Iye, M., Karoji, H., Ando, H., et al. 2004, PASJ, 56, 381

Jovanovic, N., Martinache, F., Guyon, O., et al. 2015, PASP, 127, 890

Kodaira, K., & Kogure, T. 1986, Ap&SS, 118, 5

Kuhn, J. R., Potter, D., & Parise, B. 2001, ApJ, 553, L189

Lozi, J., Guyon, O., Jovanovic, N., et al. 2018, Proc. SPIE, 10703, 1070359

Macintosh, B., Graham, J. R., Ingraham, P., et al. 2014, PNAS, 111, 12661

Marcy, G. W., & Butler, R. P. 1996, ApJL, 464, L147

Mayor, M., & Queloz, D. 1995, Nature, 378, 355

Minowa, Y., Hayano, Y., Oya, S., et al. 2010, Proc. SPIE, 7736, 77363N

Monnier, J. D., Harries, T. J., Bae, J., et al. 2019, ApJ, 872, 122

Mooley, K., Hillenbrand, L., Rebull, L., Padgett, D., & Knapp, G. 2013, ApJ, 771, 110

Murakami, N., Inabe, T., Komatsu, T., et al. 2010, Proc. SPIE, 7731, 77314E

Norris, B., Schworer, G., Tuthill, P., et al. 2015, MNRAS, 447, 2894

Odenwald, S. F. 1986, ApJ, 307, 711

Oudmaijer, R. D., Palacios, J., Eiroa, C., et al. 2001, A&A, 379, 564

Oudmaijer, R. D., van der Veen, W. E. C. J., Waters, L. B. F. M., et al. 1992, A&AS, 96, 625

152

Oppenheimer, B. R., Brenner, D., Hinkley, S., et al. 2008, ApJ, 679, 1574

Peters-Limbach, M. A., Groff, T. D., Kasdin, N. J., et al. 2013, Proc. SPIE, 8864, 88641N

Piétu, V., Guilloteau, S., & Dutrey, A. 2005, A&A, 443, 945

Schmid, H. M., Bazzon, A., Roelfsema, R., et al. 2018, A&A, 619, A9

Skrutskie, M. F., Cutri, R. M., Stiening, R., et al. 2006, AJ, 131, 1163

Sterzik, M. F., Melo, C. H. F., Tokovinin, A. A., & van der Bliek, N. 2005, A&A, 434, 671

Sylvester, R. J., & Skinner, C. J. 1996, MNRAS, 283, 457

Sylvester, R. J., Skinner, C. J., Barlow, M. J., & Mannings, V. 1996, MNRAS, 279, 915

Tamura, M. 2009, AIP Conf. Proc., 1158, 11

Tamura, M. 2016, Proc. Jpn. Acad., Ser. B 92, 45

Tamura, M., Hodapp, K., Takami, H., et al. 2006, Proc. SPIE, 6269, 62690V

Tamura, M., Suto, H., Itoh, Y., et al. 2000, Proc. SPIE, 4008, 1153

Tang, Y.-W., Guilloteau, S., Dutrey, A., et al. 2017, ApJ, 840, 32

Tang, Y.-W., Guilloteau, S., Piétu, V., et al. 2012, A&A, 547, A84

Tokunaga, A. T., Simons, D. A., & Vacca, W. D. 2002, PASP, 114, 180

Torres, G. 2004, AJ, 127, 1187

Voges, W., Aschenbach, B., Boller, Th., et al. 1999, A&A, 349, 389

Vogt, F., Martinache, F., Guyon, O., et al. 2010, Proc. SPIE, 7736, 773612

Walker, H. J., & Wolstencroft, R. D. 1988, PASP, 100, 1509

Watanabe, M., Takami, H., Takato, N., et al. 2004, Proc. SPIE, 5490, 1096

Williams, J. P., & Cieza, L. A. 2011, ARA&A, 49, 67

Zuckerman, B., Forveille, T., & Kastner, J. H. 1995, Nature, 373, 494

153

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