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電波望遠鏡

まるで「ぐでたま」?アルマ電波望遠鏡がとらえた恒星最後の姿、赤色超巨星「ベテルギウス」

 アルマ電波望遠鏡

 2017年6月、アルマ電波望遠鏡が電波で観測した、赤色超巨星ベテルギウスの画像が公開された。その姿は丸い恒星のイメージからは程遠いいびつな形をしていた。この星は星としての寿命を迎えている。

 アルマ電波望遠鏡(ALMA)というと正式名は「アタカマ大型ミリ波サブミリ波干渉計(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array)で 、標高5,000mの高地、チリ・アタカマ砂漠に建設された大型電波干渉計である。

 2002年から建設が始まり、2013年3月13日に完成記念式典が行われた。2014年6月に全てのアンテナが到着した。アタカマ砂漠に設置することが決定したのは砂漠地帯ならば水蒸気の影響を受けないため、高い周波数(短い波長)の電波の観測が可能である点である。特に、高地砂漠の場合には平野などの低地に比べて比較的高い周波数の電波の観測が容易である。


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活動する宇宙!宇宙マイクロ波放射(CMB)を乱す、スニヤエフ・ゼルドビッチ効果(SZE)を史上最高解像度で観測

宇宙空間には何が存在するだろう?

 宇宙空間は、真空で何もないように見えるが、実際は様々なものでできている。星間物質は、気体の星間ガスと、固体の細かい塵である星間塵(宇宙塵)に分けられる。前者は主に水素やヘリウムなどの軽い気体、後者は珪素や炭素、鉄、マグネシウムなどから成る微粒子である。存在比でいうと星間ガスの方が多く、星間塵は星間物質全体の質量の1%程度と少ない。一部の星間物質が濃密に凝集して星雲・分子雲を形成することがあるが、大部分は可視光では観測不能で、赤外線や電波の放射によって観測される。

 星間物質の平均密度は、1立方センチあたり水素原子が一個から数個程度であり、地上の実験室で達成できる真空状態を遙かにしのぐ超高度真空状態である。極めて低い密度ながらこうした物質が全体に存在しており、分子雲などではより密度が高くなっている。

 こうした霞(かすみ)のような物質が集まって、太陽系のような天体集団ができ、それが集まって銀河系をつくり、さらに銀河が集まって銀河団を形成している。その世界の片隅に我々人間も存在する...などということは、日常生活の中でとても想像することはできない。まったく不思議なことだ。


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建設途上の南アフリカのミーアキャット電波望遠鏡で、1300個の銀河を一度に発見!従来の18倍も

 電波望遠鏡で見る広大な宇宙の姿

 電波天文学は、電磁波を使って観測する天文学の一分野である。対象とする電磁波の周波数帯によって、可視光による従来の天文観測、赤外線天文学、紫外線天文学、 X線天文学、ガンマ線天文学に分類されているが、最も波長の長い電波を使って観測を行う。

 天体からの電波は微弱であるため、観測は電波望遠鏡によって行われる。電波は波長が長いために星間物質による散乱を受けにくく、可視光では観測できない暗黒星雲の背後などを観測することが可能である。しかし、短波より波長が長い(40m以上)電波は電離層で反射されるために地上に届かない。また波長の短い(3cm以下)電波は大気中の水分子や酸素分子によって吸収されるため、やはり地上に届きにくい。そのため、その間の波長の電波が観測に使用されている。

 電波望遠鏡の設置場所は、人間の生活によって生じる電波ノイズが少ない場所が適している。例えば電子レンジの電波もノイズとして感知する。また、波長の短い電波は大気中の酸素や水蒸気によって吸収されるため、大気が薄く乾燥している高山地帯の方が観測可能な波長の範囲を大きくできる。 そしてなるべく低緯度にある方が地平線に隠れる天体が少ないため、多くの種類の天体を観測できる。


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