2006年9月14日
2006年9月18日改訂
大内、東谷
（１）装置の概念
MOIRCSのTMT版という位置づけで、MOIRCSで培った技術と人材を
最大限活用できるようにする。また、TMTに対しこれまでに提案
されていないような日本独自の装置を作る。
（撮像）
検出器に使うchipの数を他TMT装置の１０倍程度に増やすことで、
他TMT装置と比べても効率が桁で高い近赤外サーベイ撮像を実現する。
またAOによって、JWSTより高い空間分解能での撮像探査を実現する。
(分光)
上記の検出面の広さに加え、slit spectroscopy+VPHを採用する
ことで throughputおよび同時分光天体数を最大化し、点源に
対しては１天体および多天体の中分散近赤外観測において
他TMT装置およびJWSTより高い効率の分光を実現する。
（その他のポイント）
AOを使うこと以外の難しい技術は一切使わず、なるべく単純に
することで装置立ち上げ期間を短くする。同時に、立ち上げ
段階において、一部分の機能だけ(long slit modeなど）でも
意味のある装置になるようにする。これにより、一部機能に
限ったfirst light装置としても使えるようにする。
（２）装置の概要
２つの基本モードを考える。
(a)高空間分解能モード 0.004arcsec/pix
diffraction-limited mode (0.7arcmin2)
(b)広視野・中空間分解能モード 0.011arcsec/pix
wide-field mode (5arcmin2)
これらに加えてオプションとして、非常にチャレンジングなモードとして
(c)超視野撮像モード 0.09arcsec/pix
GLAO or seeing limited super-wide field mode (310arcmin2)
を考える。
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Wide-Field Imager and Multi-Object Spectrograph with a High Efficiency (WFIMOS；仮称)
Wavelength range: 0.8-2.5μm; goal 0.6-5μm
Field of view: 0.7, 5, and 310 arcmin2
Spatial sampling: Plate scale adjustable.
(a)0.004 arcsec/pix for diffraction-limited NIRAO imaging mode for 0.7arcmin2
(b)0.011 arcsec/pix for wide-field MCAO imaging mode for 5 arcmin2
(c)0.086 arcsec/pix for seeing-limited (or GLAO) very wide-field imaging mode for 310 arcmin2
Detectors: 4096x4096chip x 9
AO: MCAO (NFIRAOS for first light-> diffraction-limited narrow-field imaging and spectroscopy.)
goal; MCAO and GLAO
Spectral resolution: R=1000-4000 (VPH) over entire z,Y,J,H, K, (L) bands at a time
R=3-100 for imaging mode
Slit spectroscopy: fed by nod-and-shuffle, cold slits for K and (L); goal micro shutter??
long-slit mode, and MOS mode (200 and 400 objects
for a high and low spectral resolution modes, respectively.
Throughput: as high as practical (-> optical system as simple as possible);
goal 30% for spectroscopy
注）First light時は、NFIRAOSとlong slit、一部の検出器だけで運用。この時、
１天体の分光に対して最も高い感度の観測は可能にする。また、TMT他装置と
比較して多少広視野の撮像も確保。
（３）性能が近い他装置との比較
・性能が近い装置との比較
1.撮像
-TMT/IRIS (0.8-2.5um; diffraction limited, but for FoV=0.02arcmin2 with 0".004/pix;
seeing-limited wide-field mode for FoV=12arcmin2 with 0".05/pix;
1 4kx4k chip)
→WFIMOSはIRISの9倍の効率
-TMT/WIRC (0.8-5um; diffraction-limited imaging [0".004/pix] for FoV=0.25arcmin2)
→WFIMOSはWIRCの効率の約３倍
-JWST/NIRCam (0.6-5um; ~0".05 spatial resolution [0".032/pix] for FoV=9.3arcmin2
4kx4k chip x2)
→点源に対してWFIMOSは約60-700倍。一方で、0".15より十分広がった天体に対しては0.3倍。
（遠方銀河~0".2の場合はおそらく両者の中間だろう。また、銀河の形態をやる場合には
0".1以下の空間分解能が必要なため、WFIMOSの方が有利。）ただし、2.5um以上ではNIRCam
の感度が圧倒的に高くWFIMOSでは歯がたたない。
-VISTA (0.8-2.5um; 4m seeing limited [0".34/pix] for FoV=1800arcmin2)
→点源に対してWFIMOSは約90-200倍。また、1"より十分広がった天体に対しても約10倍。
2.分光
-TMT/IRMOS (0.8-2.5um; >10 IFUs with 2" head [0".05/pix, but tip-tilt for diffraction limit];
MOAO for a 5 arcmin area, R=2000-10000 for JHK or one band at a time)
→WFIMOSは、点源に対して１天体（多天体）モードで160/f倍（410/f倍）の効率。
0".05より十分に広がった 天体でも１天体（多天体）モードで1/f倍（20/f倍）程度良い。
ただし、WFIMOSより波長分解能が高いモードがある。
注）ここでfはIRMOSのファイバーのスループット（広がった天体ではファイバーのfilling factorも含む）。
-TMT/NIRES (1-5um;simultanious 1-2.4um, 3.5-5um; diffraction limited 2"-slit spectroscopy;
R=20,000-100,000 echelle)
→WFIMOSは、点源に対して、１天体（多天体）モードで1/e倍（30/e倍）効率が良い。0".03より十分に
広がった天体では、１天体（多天体）モードで1/e倍（200/e倍）効率が良い。ただし、中分散R~2000-4000
しか必要の無い観測に対して。
注）ここでeは echelleの効率/VPHの効率
-JWST/NIRSpec (1-5um; simultanious for a 1.5um range, 0".1/pix, 100 slits
for R=100-1000 in a 11.6arcmin2 area, IFU and long-slit for R=3000,
2kx2k chip x 2)
→WFIMOSは、点源に対して、１天体（多天体）モードで、90-350倍（200-700倍）効率が良い。
一方で、0".1より十分に広がった天体では、１天体（多天体）モードで、0.04-0.06倍(0.08-0.012倍)の
効率になってしまう。また、OH skyが強い部分での検出効率は非常に低い。ただし、WFIMOSの
波長分解能は1.3倍(4倍）程度良い。
（４）特徴
(撮像) 近赤外(0.8-2.5um)において、
・点源に対してTMTの他装置およびJWST/NIRCamの数倍から数百倍のサーベイ効率を実現。
→z<4の銀河の形態進化に最も適した装置
→z>~1.5のSNe (Ia, II含む）の探査に加え（時間がダブついたら）z>7 QSO探査にも有効。
・0".3かそれより小さい天体に対してのサーベイ効率はTMTの他装置はもとよりJWST/NIRCamより
高い効率を維持。
→z=6-18の遠方銀河探査に最も適した装置
注）JWSTと違い用途に合わせて、透過率の高いフィルター（広帯域、狭帯域）の使用が可能。
(分光) 近赤外(0.8-2.5um)の中分散分光において、
・点源１天体および多天体に関して最高感度の分光を実現(1/e=1.5倍？程度）。
さらに点源に対する多天体サーベイでも最高効率を実現。
→QSO, SNe, GRBなどの分光同定。
→近傍銀河、球状星団の分光に最適。
→遠方銀河の金属量、extinction、などの１次元空間分布を見ることに有利。
・0".1以上広がった天体に関しては、TMTの他装置と比べて高い効率の観測(1/f=1.5倍?から百倍の効率)
が実現されるが、JWST/NIRSpec(ただしR=1000)と比べると効率は1/10以下である。
ただし、天体の天球密度が 200/310~1 /arcmin2以下のターゲット（seeing size[0".4]より小さい
天体）に対しては、JWSTと同等程度の効率で分光探査が行える。
→Redshift surveyをする場合JWST/NIRSpecとWFMOSで得意なredshiftが異なる
→R=4000程度の中高分散を必要とする遠方銀河の回転曲線などのサイエンスに用いるべき。