ウルトラサット
計画中の宇宙望遠鏡
紫外線トランジェント天文衛星
ULTRASATのモデル
名前ウルトラサット
ミッションタイプ宇宙望遠鏡
オペレーターイスラエル宇宙機関、ワイツマン科学研究所
Webサイトwww.weizmann.ac.il/ultrasat/
宇宙船の特性
メーカーイスラエル航空宇宙産業とエルビットシステムズ
ミッション開始
発売日2027

ULTRASAT（紫外線突発天文衛星）は、小型衛星形式の宇宙望遠鏡で、近紫外線（220～280 nm）のスペクトル領域における突発天文現象の検出と監視を行う。ULTRASATは210平方度の視野で広大な空の領域を観測し、南半球と北半球を6ヶ月ごとに交互に観測する。この衛星は2027年後半に静止軌道に打ち上げられる予定である。[1] ULTRASATのデータはすべてリアルタイムで地上に送信される。突発現象を検知すると、ULTRASATは20分以内に他の地上望遠鏡や宇宙望遠鏡に警報を発し、他の波長帯でその現象のさらなる観測を行う。

ULTRASATの主な目的は、高温の過渡宇宙を研究することです。過渡源の発見のためにULTRASATがアクセス可能な銀河系外空間は、現在最も感度の高い紫外線衛星GALEXの300倍に相当します。これは、2025年に運用開始が予定されている地上最大の光学過渡探査望遠鏡であるヴェラ・C・ルビン天文台の空間に匹敵します。

ULTRASAT宇宙船はイスラエル航空宇宙産業（IAI）によって建造され、望遠鏡はエルビット・システムズのEl-Op部門によって建造される。ULTRASATは、イスラエル宇宙庁[2]とワイツマン科学研究所（WIS）が共同で資金提供と管理を行っており、WISの科学的リーダーシップの下、ヘルムホルツ協会のDESYセンターの多大な貢献を受けている。ULTRASATは静止軌道上で3年間の運用が計画されている。質量と体積が160kg、1m³未満と小型であるため、二次ペイロードとして静止軌道に打ち上げることが可能である。

背景

ULTRASATイニシアチブは、SMEXに適したような小型衛星で、突発的な天文現象を研究するための広視野宇宙望遠鏡の必要性に応えるため、ワイツマン研究所（WIS）とカリフォルニア工科大学の科学者とイスラエル宇宙機関（ISA）との議論の中で2010年に誕生しました。予備調査段階では、X線を含むさまざまな帯域が検討されました。技術が成熟していること、実装が成功する可能性が高く、この波長域の探査を継続する必要性から、紫外線が選ばれました。[3]このプロジェクトの重要性は、[4]で確認されています。[4]では、広視野（数度）の宇宙ベースの紫外線ミッションの打ち上げにより、紫外線変動源と紫外線突発現象の発見率が桁違いに増加する可能性があると述べており、[5]では、「提案されているULTRASATミッションでは、紫外線で年間数百件の潮汐破壊イベントを発見できる可能性がある」と述べています。

当初LIMSATと呼ばれていたこのプロジェクトは、2011年にNASAのエイムズ研究センターと共同で、エクスプローラー計画2012ミッション・オブ・オポチュニティ部門への提案書がNASAに提出された際にULTRASATに改名されました。しかし、歳出削減とNASAの予算削減により、その年の提案は採択されませんでした。望遠鏡の構成、計画軌道、衛星バスに大幅な変更が加えられた後、2014年12月にJPLと共同で新たな提案書が提出され、高い科学的・技術的メリットを意味する「カテゴリーII」の評価を獲得したものの、資金提供には選ばれませんでした。上記の通り、現在のプロジェクトにはNASAは関与していません。ULTRASATは、低軌道衛星に搭載する8基の小型屈折型紫外線望遠鏡という構想から、静止軌道に搭載する単一の広視野シュミット望遠鏡へと進化しました。

科学

時間領域天文学は、特異な発見をもたらす可能性を秘めています。特に紫外線（UV）変光星は、科学的に非常に有望であるにもかかわらず、探査が比較的進んでいません。ウェルシュ（2005）はGALEXによる発見について述べており、ULTRASATによってその発見は大幅に増加すると予想されています[6] 。 短周期のUV観測が大きな効果を発揮する分野の一つは、恒星の死を告げる爆発、すなわち超新星（ SNe）です。ガノットらは、ULTRASATが年間100個以上の超新星を検出すると推定しました[7] 。SNeからのUV信号は可視光信号に先行するため、光度曲線が後のプロセスによって汚染されていない初期段階でSNを発見することが可能になります。

突発現象には通常、早期警告はなく、天空における発生位置は統計的な性質を持つため、ほとんどの突発現象は、視野の限られた地上望遠鏡によって、発生からかなり経ってから発見されることが多い。ただし、専用の調査によって、この発見までの時間は1日程度に短縮されている。多数の突発現象を検出するには、空の広い範囲をほぼ継続的に観測する必要がある。

監視対象の宇宙空間の体積と地上調査によるSN発生率に基づくと、爆発後1日以内にULTRASATによって少なくとも年間100件のSN発生が検出されると予想されます。広い視野と高度な紫外線検出器により、現在最も強力な紫外線衛星であるGALEX [8]の300倍もの宇宙空間における突発的な発生源の発見と監視が可能になります。初期の光度曲線の分析は、他の方法では得られない、爆発前の原始星に関する貴重な情報（恒星の半径や表面の化学組成など）を提供します。

超新星爆発では、最初に高強度の紫外線が放出され、その後、放出された物質が冷却するにつれて、より長波長の放射が続きます。紫外線はオゾン層の遮蔽効果により、宇宙衛星からのみ観測可能であり、地上の望遠鏡では現象の最終段階しか観測できません。

ULTRASATは、高感度紫外線カメラを搭載し、これまでにないほど広い視野をカバーし、最短5分で繰り返し撮影できるように設計されています。検出されるイベント数を最大化するため、ULTRASATは高緯度領域を観測対象とし、「近傍」の星が密集し、拡散した背景や銀河塵によってイベント発生源である遠方の銀河からの光の多くを遮られる天の川銀河を避けます。

紫外線過渡探査機による宇宙紫外線と地上の光学観測を組み合わせると、恒星の半径（つまり、起源の恒星クラスである赤色超巨星または青色超巨星、またはWR星）を超​​えた大質量星の爆発に関する豊富なデータが得られます。

ULTRASATは、初期の超新星の検出に加えて、視野内の多数の恒星からの紫外線を高い時間分解能で測定し、惑星の通過の検出を可能にする可能性があります。[9] [10]

ULTRASATは、他の観測機器が興味深い事象を警告した場合に、「機会目標」に向けられることもあります。ULTRASATの主要な科学的目標の一つは、キロノバと呼ばれる中性子星連星の合体から発生する重力波（GW）の検出に続く電磁放射の発見です。[11]このような検出は、これらの事象を用いて、最も重い元素の起源や宇宙の膨張率といった基礎物理学的問題を解明するための鍵となります。ULTRASATは数分で天空の50%以上まで移動することができ、その広い視野は、2020年代に重力波検出器によって提供されると予想される角度誤差領域を十分にカバーします。ULTRASATは、連続的な紫外線光度曲線を提供するだけでなく、地上での追跡分光法と、後に発生すると予測される可視光線および赤外線放射の監視を可能にする早期警報も提供します。

一時的な UV 信号を生成するその他の天体物理学的発生源は次のとおりです。

参考文献

  1. ^ 「ULTRASAT」.
  2. ^ イスラエル宇宙機関、「ULTRASATプロジェクト」
  3. ^ バーストウ、M.、2004年「紫外線天文学に未来はあるか？」天文学と地球物理学2004年10月[1]
  4. ^ Gezari et al , 2013,"The GALEX Time Domain Survey", The Astrophysical Journal , Volume 766, Issue 1, article id. 60
  5. ^ Arcavi et al , 2014, 「E+A銀河を優先するHからHeに富む潮汐破壊候補の連続体」、The Astrophysical Journal、第793巻、第1号、記事ID 38
  6. ^ ウェルシュ他、2005年、天文学ジャーナル130 825 doi :10.1086/431222
  7. ^ Ganot et al , 2015, 「超新星からの早期紫外線放射の検出率：GALEX/PTFによる専用サーベイと較正された理論的推定値」[2]
  8. ^ Martin et al , 2005, “The Galaxy Evolution Explorer: A Space Ultraviolet Survey Mission”, The Astrophysical Journal , Volume 619, Issue 1, pp. L1-L6
  9. ^ Gottesman et al , 2012, 「紫外線下での太陽系外惑星の検出：ULTRASAT - イスラエル初の宇宙研究ミッション」、イスラエル物理学会2012
  10. ^ Ofir et al , 2015, 「ULTRASATによるユニークな太陽系外惑星の発見」、国際宇宙会議2015、セッションB4.2.3
  11. ^ Arcavi, Iair, 2018, 「GW170817キロノバの最初の数時間と、初期の光学および紫外線観測が放出モデルの制約に及ぼす重要性」、https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/aab267

さらに読む

  • Sagiv他、2015年10月、「ULTRASAT – 紫外線トランジェント天文衛星」IAC 2015、セッションB4.2.2
  • Sagiv et al., 2014年4月、「広視野UVトランジェント探査機による科学」、天文学ジャーナル、第147巻、79ページ
  • Soumagnac他、2015年10月、「紫外線過渡天文衛星（ULTRASAT）による食連星の調査」、IAC 2015、セッションA7.2.1
  • Mahabal et al., 2008年3月、「過渡現象と変数の自動確率分類」、Astronomische Nachrichten、第329巻、第3号
  • ワイツマン科学研究所のウェブサイトにあるULTRASAT
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