GAOES-RV / Seimei Telescope

Basic Instrument Parameters

Wavelength coverage: 516 -- 593 nm (fixed)
Spectral resolution: R ∼ 65,000 (see below for more details)
Fiber diameter: 130 μm = 2.2 arcsec
Fiber length: 35m (from Nasmyth to Spectrograph)
Wavelength calibrators: ThAr lamp, iodine(I₂)-cell
Throughput: ∼ 2.5-3.0 % (see below for more details)
Detector: one 2k x 4k CCD (e2V CCD44-82BI), 15μm×15μm pixel
Readout system: M-front 2 + Messia-V
Conversion factors: 1.92 & 1.95 e^-/ADU
Readout noise: ∼ 4 e^-
System Dark current: ∼ 10 e^- /pix /hour
Saturation level: > 51,000 ADU (within 0.05% linearity error) (see below for more details)
Total Dead Time for Readout: ∼ 30 sec / exposure
Minimum exposure time: 1 sec
Maximum exposure time: 3,600 sec exposures have been confirmed to work normally.

Optical Layout

Nasmyth Unit (on Seimei Telescope)

ファイバーへの入射口とガイドカメラシステムはせいめい望遠鏡のナスミス焦点（赤）に搭載されたユニット内にあります。ユニットにはこの他に比較光源（ThAr, フラット）、I₂セルが含まれ、必要に応じて光路に挿入されます。

ナスミスユニットへは望遠鏡の装置ローテータ角度を固定して光を導入します（オフセット角 -74.9°）。このため、ガイド中は望遠鏡の位置によって常に像回転が発生します。

ピンホールからファイバーへと入射した光は長さ35mのファイバーを通ってドーム2Fにある分光器室内へと導かれます。

Spectrograph (in the 2nd Floor of the dome)

ファイバーを通ってきた光（F3）はいったんF30に変換され、イメージスライサーに入射します。ここで5つのスライス像に分けられ、ふたたびGAOES分光器用のF12.2に変換されて分光器に入射します。

この分光器室内は精密空調により常に20.0℃に保たれ、安定した波長測定を可能としています。

Image Slicer

すばる/HDSや岡山188cm望遠鏡HIDESなどで用いられているのと同じ Bowen-Wolravenタイプのスライサー素子を使用しています（詳しくはTajitsu et al. 2012, PASJ, 64, 77を参照）。

スライサー出射側に平行平板を取り付けることによって五つの合焦したスライス像を取得し、より多くのファイバーに入射した光を使って高分散スペクトルを得ることができます。

Guide Camera & Target Acquisition

ガイドはファイバー上に乗せた目標天体の漏れ光によって行います。
目標天体の約10arcsec以内に無視できない明るさの天体がある場合はガイドに支障が出ますのでご注意ください。

視野確認カメラ(ZWO Cam)とガイドカメラの視野中心があうように調整されています。

FoV: 50” × 50” (512 pixel × 512 pixel)
Entrance aperture for the fiber: φ2.2” (130μm, F3)
Filters: ND1 / ND2 / ND3 / 2 × Band-pass filters
Limiting magnitude for Guiding: V < 13 mag with 5 sec exposure

Throughput

望遠鏡込みでのGAOES-RVの効率は観測波長域で2.5-3%です。
実際の観測効率はこれに大気減光とファイバー入射口の効率

1 - exp(ln 2 × 2.2² / seeing²)

を考慮に加えたものになります。
観測希望天体のS/NはETCで計算できます。

CCD Linearity

フラット光源を二倍の積分時間で撮影しそのカウントを比較するというSubaru/HDS と同じテストをおこない、 ∼ 100,000 e^-で線形性からの誤差は 50 e^- (0.05 %)以内であることを確認しています。

テストの詳細は以下を参照してください。

Tajitsu et al. 2010, "Nonlinearity in the Detector used in the Subaru Telescope High Dispersion Spectrograph", Publ. of National Astronomical Observatory of Japan, 13, 1

Spectral resolution

ハルトマンテスト終了後に取得したThAr光源のスペクトルで測定したスペクトル分解能です（2023.2.28測定）。

Stability of Spectrograph

分散方向：0.1ピクセル程度（半夜〜一晩）、0.5ピクセル程度（異なる観測期間）
空間方向：0.2ピクセル以内
分光器室内気温：21±0.1℃

Accuracy of RV measurement

左図はヨードセルを用いた観測データに対する標準的な解析手法（Sato+ 2002）を適用した結果です。現状（2023年3月）明るい太陽型星に対して現時点で約2ヶ月に渡って約3m/sの精度と安定性を達成しています。
今後、解析手法をGAOES-RVに最適化し、また、分光器の安定性を高めていくことで、目標精度（1m/s以下）の実現を目指していきます。

I₂セルを使用しての視線速度精密測定をおこなう場合は一般的な高分散スペクトルの解析に加えて特殊な解析が必要となります。装置グループが使用する解析コードの利用を期待する場合は装置PIまで連絡のうえ、共同研究とすることを強く推奨します。