世界最大のデジタルカメラ - 天文学における画期的な進歩

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チリの首都サンティアゴから北へ約482キロ、標高2,682メートルの山、セロ・パチョンの頂上に、ベラ・ルビン天文台の新しい望遠鏡がまもなく始動する。

世界最大のデジタルカメラと呼ばれるこの望遠鏡のカメラは、携帯電話300台分の画素数に相当する3,200メガピクセルの解像度を持ち、1枚の写真で満月40個分もの広さの空域を撮影することになる。

望遠鏡は3夜ごとに目に見える空全体を撮影し、何千枚もの画像を作成します。これにより天文学者は、動くものや明るさが変化するものを追跡できます。ヴェラ・ルビン天文台は、地球上の人類がこれまで見たことのない約170億個の星と200億個の銀河を発見すると期待されている。

「ルービン計画で達成できることはたくさんある」と、天文台の天文学者クレア・ヒッグス氏は語った。 「私たちはこれまでにない方法で空を探索しており、これまで不可能だと思っていた疑問に答えられるようになりました。」

この望遠鏡はちょうど10年間にわたって夜空を調査し、毎晩1,000枚の写真を撮影します。 「10年後には、私たちは科学の新たな分野、新たな種類の物体、新たな発見について語っているでしょう。本当にワクワクします」とヒッグス氏は付け加えた。

ルビン望遠鏡の中には、小型車ほどの大きさで重さ3,000kg、解像度3,200メガピクセルの世界最大のカメラが搭載されている。（写真：SLAC）

スイッチをオンにする準備ができました。

建設は2015年に始まり、この望遠鏡は2016年に亡くなったアメリカの先駆的天文学者ヴェラ・ルビンにちなんで命名された。ルビンは暗黒物質の存在を初めて確認した人物で、暗黒物質は宇宙の物質の大半を構成しているが、これまで観測されたことがなかった謎の物質である。

ヴェラ・ルビン天文台は米国の国立天文台ですが、チリのアンデス山脈にあります。「光学望遠鏡には、高所で暗く乾燥した場所が必要だ」とヒッグス氏は言い、機器の感度を低下させる光害と空気中の湿度の問題に言及した。「チリの夜空の質は並外れています。だからこそ、ここにはこれほど多くの望遠鏡があるのです。」

現在建設の最終段階にあるルビン望遠鏡は、2025年に稼働開始予定だ。「私たちはすべての調整を行っており、上部から配管、データに至るまで、すべてのシステムが可能な限りスムーズに接続され、最適化されていることを確認しています。これは10年かけて準備してきたものです」とヒッグス氏は述べ、スケジュールはまだ変更される可能性があると指摘した。

宇宙の長年の謎を解読する

ルービン望遠鏡の主なミッションは、10年間にわたり「宇宙と時間のレガシーサーベイ（LSST）」と呼ばれています。

ルービンのカメラは30秒ごとに写真を撮影し、24時間で20テラバイトのデータを生成する。調査が完了すると、6,000 万ギガバイトを超える生データが生成されることになります。

しかし、各写真をチリからカリフォルニア（米国）の研究室に転送するのにかかる時間はわずか60秒で、そこで人工知能とアルゴリズムがまず写真を分析し、変化や動く物体を探し、何かが検出されるとアラートを生成します。

「望遠鏡からは一晩に約1000万回の警報が届くと予想しています」とヒッグス氏は語った。「アラートとは、空で何かが変化することを意味します。太陽系の天体、小惑星、超新星など、多くの科学的シナリオが含まれます。太陽系には数百万の恒星と数十億の銀河があると予測されており、だからこそ機械学習が本当に必要なのです。」

データは毎年選ばれた天文学者のグループに公開され、2年後には各データセットが世界中の科学界で研究できるよう一般公開される予定だとヒッグス氏は述べた。

科学者が期待している主な研究分野は 4 つあります。太陽系のカタログ化 (いくつかの新しい天体や、おそらく第 9 惑星として知られる隠れた惑星の発見を含む)。地球銀河全体の地図を作成する。時間の経過とともに位置や明るさが変化する「一時オブジェクト」と呼ばれる特別なクラスのオブジェクトを探索します。暗黒物質の性質を理解することができます。

ルービン天文台の望遠鏡は宇宙の深い謎を解明できるものと期待されている。（写真：SLAC）

天文学界はヴェラ・ルビン天文台に非常に興奮しています。マサチューセッツ工科大学（米国）の物理学および科学史教授デビッド・カイザー氏は、この望遠鏡によって、宇宙で最も謎めいた概念の2つである暗黒物質と暗黒エネルギーに関する長年の疑問が解明されるだろうと語った。

ルービン望遠鏡が解決できる可能性があるもう一つの長年の宇宙の謎は、第9惑星の探索です。カリフォルニア工科大学の惑星科学教授コンスタンチン・バティギン氏は、この望遠鏡は第9惑星を直接発見できる現実的な可能性を提供すると述べた。たとえ惑星を直接観測することができないとしても、太陽系の力学構造、特に小天体の軌道の分布の詳細な地図は、惑星9の仮説を検証する上で重要なものとなるだろう。

「その見通しは刺激的で、宇宙科学に革命を起こすことは間違いない」とイェール大学の天文学・物理学教授プリヤムバダ・ナタラジャン氏はルービン望遠鏡を称賛した。

華宇（出典：CNN）

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