共同利用観測装置報告書

1. 観測装置名

   HDS

2. 装置責任者、サポートサイエンティスト名、チームメンバー名

   装置責任者	：	野口邦男
   サポートサイエンティスト	：	田実晃人
   チームメンバー名	：	野口邦男、青木和光、川野元聡、安藤裕康、本田敏志、泉浦秀行、神戸栄治、沖田喜一、定金晃三、佐藤文衛、田実晃人、比田井昌英、田中済、渡辺悦二、吉田道利

3. 主な研究目的・目標スペックと新たな開発要素(FDR時)

   FDR資料にはないが、装置開発にあたっては、以下の3項目を主な研究テーマとしてかかげた。
   

   • 低金属星の化学組成解析にもとづく銀河系の化学動力学的進化の研究
   • QSO吸収線系の解析にもとづく初期宇宙についての研究
   • 視線速度精密測定にもとづく惑星系の探査と星震学

   • 波長域：300-1000nm
   • 波長分解能：100,000 (0.4arcsecスリットに対して)
   • スリット長 10arcsec (シングルオーダ観測時 1arcmin)
   • エシェルグレーティング：31.6本/mm、ブレーズ角 70.3度
   • 検出器：可視用CCD、ピクセルサイズ15ミクロン、ピクセル数2048x4096x2
   • システム透過効率 >10%
   • 極限等級：V=20mag (S/N=10、10時間積分)
     → Web値では V=19.4mag
   • 総重量：6t以内
   (FDR資料には、近赤外線観測に対応した仕様も記述されていたが、実際には開発・製作が認められなかったため、ここでは省略する)

4. 完成時期・製作総経費　（年度別に、保守部品等も含む）
   　（今後、機能追加のため等に必要な経費があれば、それについても記述）

   2000年7月に初観測、2001年4月より共同利用に公開

   1997年度	696,000,000円	(3年間契約での支払)
   1998年度	14,000,000円
   1999年度	35,000,000円
   2000年度	10,100,000円
   2001年度	1,000,000円
   2002年度	0円

5. GT でのサイエンスの項目リストと概要
   • 低金属星の化学組成解析にもとづく銀河系の化学動力学的進化の研究
     この項目の研究に最も重点がおかれた。主として、1)重元素の組成解析が大規模サンプルに対して行われ、合成過程(r-過程、s-過程)のモデルに強い制限を与えた。2)炭素過剰天体の観測が進められ、金属量の小さい段階における超新星により元素合成の痕跡と思われる天体が発見された、などの成果を得た。球状星団の星についても、試験的なデータを得ることができた。

   • 星間ガスによる吸収線の観測
     リチウム同位体組成比の解析にもとづくビッグバン元素合成の研究や、分子吸収線の解析にもとづく炭素や窒素の同位体比の研究なども行われた。

   • QSO吸収線系の解析にもとづく初期宇宙についての研究
   • 視線速度精密測定にもとづく惑星系の探査と星震学
     これら二つについては試験的なデータを取得した。

6. 装置の現況
   • 共同利用に供している観測モードとその達成性能（モードごとに記載）：
     　　（当初目標に比して達成性能はどのレベルにあるか？）

     -通常のエシェル分光モード （当初目標の性能を達成）
     -ロングスリットモード （当初目標の性能を達成）
     -視線速度精密測定（ヨードセル）モード （当初目標の性能をおおむね達成。限界性能の試験が必要）

   • 当初計画に比して新たに追加あるいは改善を工夫した機能等特記事項があれば：
     　当初計画にあり、未だ立ち上げ中の観測機能：
     　　（遅れている理由、今後の見通し、要望する支援策、ほか）

     ヨードセルモードについては、解析ソフトウエア開発の進捗にあわせて、限界性能の試験観測を行うことを検討している。

   • 観測所への引き渡し予定：
     2002年3月にマニュアル等はひととおり提出済みであり、観測所の対応待ちの状況である。

   • 現在の性能で、当初目的とした研究を行なうことが可能か

     ・低金属星の化学組成解析にもとづく銀河系の化学動力学的進化の研究
     ・QSO吸収線系の解析にもとづく初期宇宙についての研究
     については、十分可能である。

     ・視線速度精密測定にもとづく惑星系の探査と星震学
     についても、基本的には可能であるが、最高性能を引き出すために追加された光量モニター装置は、動作が不安定になる場合があることがわかってきたため、改良を要する。(光量モニター装置は、共同利用向けに公開している。これまでにこの装置を用いる提案は採択されていないが、実際には一度共同利用で使用した際に問題があったので、改良がなされるまで公開を見合わせる可能性がある。)

   • 他の8m級望遠鏡装置にない特徴など

     8m級望遠鏡の高分散分光器としては、Keck/HIRES、VLT/UVES があるが、これらに比べるとHDSは最高分解能が高い(スリット幅を狭くすることで R=160,000まで可能)という特長がある。これは同位体組成解析、スペクトル線輪郭解析などにおいて有効である。

7. 共同利用実績
   • 当該装置利用プログラム件数（ＧＴプログラムを含む）
     共同利用 29件 (2003.6.まで)

   • 観測総夜数（ＧＴプログラムを含む）、
     共同利用 47夜 (2003.6.まで)
     GT 34夜 (機能試験観測および性能試験観測)

   • 当該装置の利用経験者数
     約55人

8. 学術成果実績（ＧＴ、共同利用含む）
   • 装置論文のリスト、今後の発表予定
     
     1. (6)　Noguchi, K. et al. 2002, PASJ, 54, 855
        'High Dispersion Spectrograph (HDS) for the Subaru Telescope',

     2. (3)　Kambe, E. et al. 2002, PASJ, 54, 865
        'Development of Iodine Cells for Subaru HDS and Okayama HIDES:I. Instrumentations and the Performance of the Spectrographs',

     3. (3)　Sato, B. et al. 2002, PASJ, 54, 873
        'Development of Iodine Cells for Subaru HDS and Okayama HIDES:II. New Software for Precise Radial Velocity Measurements'

   • 学術誌掲載済論文のリスト
     GT:
     
     1. (0)　Sadakane, K. et al. 2001, PASJ, 53, 1223
        'An Abundance Study in the Hg-Mn Star 46 Aquilae (HD 186122) with the SUBARU/HDS'

     2. (10)　Kawakita, H. et al., 2001, Science, 294, 1089
        'The Spin Temperature of NH3 in Comet C/1999S4 (LINEAR)'

     3. (2)　Aoki, W. et al. 2002, ApJ, 580, 1149
        'A Subaru/High Dispersion Spectrograph Study of Lead (Pb) Abundances in Eight s-Process Element-rich, Metal-poor Stars'

     4. (0)　Ford, A. et al. 2002, A&A, 393, 617
        'Lithium 6104A in Population II stars'

     5. (0)　Takeda, Y. et al. 2002, PASJ, 54, 765
        'Detection of Zinc in the Very Metal-Poor Post-AGB Star HR 4049'

     6. (5)　Aoki, W. et al. 2002, PASJ, 54, 427
        'Chemical Composition of Carbon-Rich, Very Metal-Poor Subgiant LP 625-44 Observed with the Subaru/HDS'

     7. (6)　Norris, J.E. et al. 2002, ApJ, 569, L107
        'Extremely Metal-poor Stars. IX. CS 22949-037 and the Role of Hypernovae'

     8. (0)　Aoki, W. et al. 2002, PASJ, 54, 933
        'Subaru/HDS Study of the Extremely Metal-Poor Star CS29498-043: Abundance Analysis Details and Comparison with Other Carbon-Rich Objects'

     9. (-)　Kawanomoto, S. et al. 2003, Nuclear Physics A, 718, 659
        'First Detection of 7Li/6Li-Ratio in The Interstellar Medium beyond The Solar-System, and its Impact on Primordial 7Li'

     10. (-)　Honda, S. et al. 2003, Nuclear Physics A, 718, 674
         'New Detection of R-Process Elements in Extremely Metal-Poor Stars with Subaru/HDS'

     共同利用:
     

     1. (5)　Aoki, W. et al. 2002, ApJ, 576, L141
        'Chemical Composition of the Carbon-rich, Extremely Metal Poor Star CS 29498-043: A New Class of Extremely Metal Poor Stars with Excesses of Magnesium and Silicon'

     2. (2)　Sadakane, K. et al., 2002, PASJ, 54, 911
        'Abundance Analyses of 12 Parent Stars of Extrasolar Planets Observed with the SUBARU/HDS'

     3. (0)　Takada-Hidai, M. et al., 2002, PASJ, 54, 899
        'Na I D Lines in the SN 2002ap Spectrum'

     4. (0)　Aoki, et al. 2003, ApJ, 586, 506
        'Measurement of the Europium Isotope Ratio for the Extremely Metal-Poor, $r$-Process-Enhanced Star CS~31082-001'

     5. (0)　Misawa, T. et al. 2003, AJ, 125, 1336
        'Subaru high resolution spectroscopy of complex metal absorption lines of QSO HS1603+3820'

     6. (1)　Kawakita, H. et al 2002, EM&P, 90, 371
        'Spin temperature of ammonia determined from NH2 in comet C/2001 A2 (LINIER)'

     7. (-)　Aoki, W. et al. 2003, Nuclear Physics A, 718, 37
        'Subaru/HDS Studies on Elemental Abundances of Very Metal-Poor Stars'

     8. (-)　Nagao, T. et al. 2003, AJ, in press
        'Subaru High-Dispersion Spectroscopy of Narrow-Line Region in the Seyfert Galaxy NGC 4151'

     9. (-)　Aoki, W. et al., ApJL, in press
        'Europium Isotope Ratios in s-Process-Element-Enhanced, Metal-Poor Stars: A New Probe of the 151Sm Branching'

   • 学術誌投稿中論文のリスト
     
     1. Aoki, W. et al., 'A low upper-limit on the lithium isotope ratio in HD140283'
        (GT)

     2. Ishimaru et al., 'Detection of low Eu abundances in extremely metal-poor stars and the origin of r-process elements'
        (open-use)

   • 学術誌投稿予定論文のリスト
     
     1. Honda, S. et al., 'Subaru/HDS study of extremely metal-poor stars: I. Observational data'
        (GT)

     2. Honda, S. et al., 'Subaru/HDS study of extremely metal-poor stars: II. r-process elements and cosmoclonometry'
        (GT)

     3. Honda, S. et al., 'Subaru/HDS study of extremely metal-poor stars: III. Zinc abundances'
        (GT)

     4. Kawanomoto et al. '7Li/6Li-ratio in the interstellar medium beyond The solar-system'
        (GT)

9. その他、特筆事項
   　観測所他への要望、意見等:

   HDSの観測効率は、特に低いということはないと考えているが、今後改善するためには、ガイド系の改善(AGとSVのノイズ低減、ローテータ不使用の場合のAGのガイド精度向上など)が不可欠である。また、スペクトルのコンティニュームプロファイルに大きな変動が現れる場合があり、これは第三鏡のたわみに起因するとみられる。この点についても、改善を希望したい。これらについては、すでに観測所にも検討を依頼し、努力をしてしてもらっているところであるが、改めて要望したい。