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。

3夜ごとに、この望遠鏡は可視光線の全天を撮影し、数千枚の画像を作成します。これにより、天文学者は動きや明るさの変化を追跡することができます。ヴェラ・ルビン天文台は、地球上の人々がこれまで見たことのない約170億個の恒星と200億個の銀河を発見すると期待されています。

「ルビン・ミッションが実現できることは実にたくさんあります」と、天文台の天文学者クレア・ヒッグス氏は述べた。 「私たちはこれまでにない方法で空を探査し、これまで考えたこともなかった疑問に答えることができるようになるのです。」

この望遠鏡はちょうど10年間、夜空を観測し、毎晩1000枚の画像を撮影します。 「10年後には、科学の新たな分野、新たな種類の天体、新たな発見があるでしょう。本当にワクワクします」とヒッグス氏は付け加えました。

ルビン望遠鏡の内部には、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ます。（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。

ベラ・ルビン天文台はアメリカの国立天文台ですが、チリのアンデス山脈に位置しています。「光学望遠鏡を設置するには、高地で暗く乾燥した場所が必要です」とヒッグス氏は述べ、機器の感度を低下させる光害と湿度の問題に言及しました。「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します。調査が完了すると、6000万ギガバイト以上の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。

「望遠鏡からは毎晩約1000万件のアラートが届くと予想しています」とヒッグス氏は述べた。「アラートとは空に何か変化が起きた場合のことで、太陽系の天体、小惑星、超新星など、多くの科学的情報が含まれます。太陽系には数百万の恒星と数十億の銀河があると予想されており、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。

科学者たちが期待している研究分野は主に4つある。太陽系のカタログ作成（いくつかの新しい天体や、おそらく第9惑星と呼ばれる隠れた惑星の発見を含む）、地球の銀河系の全地図の作成、時間の経過とともに位置や明るさが変化する「一時的天体」と呼ばれる特殊な天体の発見、そして暗黒物質の性質の解明である。

ルビン天文台の望遠鏡は、宇宙の深遠な謎を解明できると期待されています。（写真：SLAC）

天文学界はヴェラ・ルビン天文台の建設に期待を寄せています。マサチューセッツ工科大学（米国）の物理学・科学史教授であるデイビッド・カイザー氏は、この望遠鏡が、宇宙で最も謎に包まれた二つの概念である暗黒物質と暗黒エネルギーに関する長年の疑問に光を当てるだろうと述べました。

ルービン望遠鏡が解明できる可能性のあるもう一つの長年の宇宙の謎は、第9惑星の探査です。カリフォルニア工科大学の惑星科学教授であるコンスタンチン・バティギン氏は、この望遠鏡は第9惑星を直接検出する現実的な可能性を提供すると述べています。たとえ惑星を直接観測できなくても、太陽系の力学構造、特に小天体の軌道分布の詳細な地図は、第9惑星仮説の重要な検証となるでしょう。

「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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