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に約482キロに位置する標高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稼働を開始する。

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個分もの広い空域を撮影できる。

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。

「ルービン計画では多くのことが達成されるだろう」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、科学の新しい分野、新しい種類の物体、新しい発見について語られることになるでしょう。それは本当にわくわくする話です」とヒッグス氏は付け加えた。

ルー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年に亡くなった先駆的なアメリカ人天文学者ベラ・ルビンにちなんで名付けられました。ルビンは暗黒物質の存在を初めて確認した人物です。暗黒物質は宇宙の物質の大半を構成していますが、これまで観測されたことのない捉えどころのない物質です。

ベラ・ルビン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」とヒッグス氏は述べ、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、ここには望遠鏡がたくさんあるのです。」

現在、建設の最終段階にあるルビン望遠鏡は、2025年に稼働開始の予定だ。「私たちは、上からパイプやデータまで、すべてのシステムが可能な限りスムーズに接続され、最適化されるように、すべての調整を行っています。これは10年かけて準備されたものです」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秒です。そこでは、まず人工知能とアルゴリズムが写真を分析し、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1000万件の警報が届くと予想しています」とヒッグス氏は語った。「アラートは空で起こるあらゆる変化を指し、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。太陽系には何百万もの恒星と何十億も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コミュニティが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。

科学者たち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作成;時間の経過とともに位置や明るさが変化する「一時的オブジェクト」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、この望遠鏡は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を解明するだろうと語った。

ルービン望遠鏡が解決できるかもしれないもう一つの長年の宇宙の謎は、第9惑星の探索だ。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チャンスを提供すると述べた。たとえ惑星を直接観測できなくても、太陽系の力学的構造の詳細な地図、特に小天体の軌道の分布は、第9惑星仮説の重要な検証となるだろう。

「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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