すばる望遠鏡から30ｍ望遠鏡ＴＭＴへ

いえ まさのり

家 正則 （国立天文台）

1) すばる望遠鏡、その成果２) ボケを直すレーザーガイド補償光学３) 次世代超大型望遠鏡ＴＭＴ

1「すばる望遠鏡から30ｍ望遠鏡ＴＭＴへ」、100915、金茶会＠ＫＥＫ、家正則(国立天文台）

第一部すばる望遠鏡とその成果

遠くを見ることは昔を見ること

3「すばる望遠鏡から30ｍ望遠鏡ＴＭＴへ」、100915、金茶会＠ＫＥＫ、家正則(国立天文台）

ドーム：直径４０ｍ、 高さ４２ｍ、 回転部２５００トン

４００億円、準備に7年、建設に9年、1999年完成5

１９９８年８月：７年がかりで世界最大最高精度の能動光学主鏡が完成

6「すばる望遠鏡から30ｍ望遠鏡ＴＭＴへ」、100915、金茶会＠ＫＥＫ、家正則(国立天文台）

宇宙の謎: 暗黒トリオ• 宇宙年齢は 137億歳

• 物質 ： ４％

• 暗黒物質: ２３％重力を及ぼす見えない未知の物質

• 暗黒エネルギー： ７３％宇宙膨張を加速する未知のエネルギー

• 暗黒時代:家の話ビッグバンのあと、最初の星や銀河が生まれて宇宙が明るくなるまでの時代

7「すばる望遠鏡から30ｍ望遠鏡ＴＭＴへ」、100915、金茶会＠ＫＥＫ、家正則(国立天文台）

４m望遠鏡の出現

８m望遠鏡の出現

CCDの出現

人類が見た最遠銀河の記録更新の歩み

最遠銀河（家ほか2006)

１３０

１２９

１２７

１２５

１２１

１１５

１０３

７７

０

億年クェーサー

銀河(電波）

銀河(光）

8

9

ハッブル宇宙望遠鏡 すばる望遠鏡

すばる望遠鏡主焦点カメラ

感度では引き分け

視野ではすばるが100倍以上勝る

10

世界で1枚しかない専用フィルター

OH分子基の発光

赤外線しか通さないので真っ黒に見える

41，533個の中から１つだけ見つけた

露出時間：15時間

11

129億年昔、最遠方銀河「IOK-1」の発見

フィルター

発見者：家、太田、柏川の頭文字で IOK-1と命名

ｚ＝６．９６４

128．8億年前

ライマンα輝線

12

遠方銀河のギネス記録 今日で1451日目、実は毎日数えている。

赤方偏移 6.6 ではたくさん見つかったが、赤方偏移 7.0 では一つだけ

新記録は37日後から155年後に？

13

宇宙の夜明けに迫る

一番星の生まれた時代

銀河の数がz=5.7からz=6.6、z=7.0へと減っている。 ＝＞再電離が未完了のため？

再電離完了

再電離開始

16

ビッグバン、インフレーション

宇宙の晴上がり(38万年, z=1000）

最初の原始銀河（２億年後？）

宇宙の夜明け(約8億年,z~7）

高温 低温 温まる

観測の届かない

宇宙の暗黒時代

星の光で加熱

すばる観測宇宙背景放射観測

Loeb 2006

現在 （137

億年,z=0）

銀河の進化

重元素の無い星

生命の起源

原始銀河誕生(約2億年, z~20?）

宇宙の夜明け

第２部話は変わって・・

次世代の観測を担う超ハイテク技術

「ボケ」を直してしまう

補償光学

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天体観測への大気揺らぎの影響

揺らぎなし（例：宇宙空間） すばる、マウナケア

理想的光波面 現実：地球大気の影響

「すばる望遠鏡から30ｍ望遠鏡ＴＭＴへ」、100915、金茶会＠ＫＥＫ、家正則(国立天文台）

光波面のゆらぎを「波面センサー」で高速測定して、「可変形鏡」で補正し、回折限界像を実現するリアルタイム制御技術。

補償光学系とは

20

25

188素子補償光学初観測(2006/10/9)

補償オフ(0.6秒角） 2.2μm 補償オン(0.063秒角）

400億円の望遠鏡の解像力を ６億円で10倍に！

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銀河中心ブラックホールのまわりの星の公転

銀河系中心（Sgr A*）の周りを星が回る様子から太陽の百万倍の質量のブラックホールの存在が確認された。

30「すばる望遠鏡から30ｍ望遠鏡ＴＭＴへ」、100915、金茶会＠ＫＥＫ、家正則(国立天文台）

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二重星の前を横切る土星の衛星タイタン

タイタンの大気のレンズ効果を初めて確認

Credit : A.Bouchez, M.Brown, R.West, R.Burruss, M.Troy, R.

高さ90kmのナトリウム層(厚さ約10km）に波長589nmのレーザーを照射し、ナトリウムを発光させて、

「人工のガイド星」を作る

どこでも補償光学を使えるようにする

レーザーガイド星生成装置

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人工星ナトリウム層

レーザ光源

送信望遠鏡

光ファイバー

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補償光学応用分野例役に立つ天文技術

• リモートセンシング

• 網膜診断

• レーザー手術

• 光通信

• レーザー加工

• レーザー核融合

• 誘導避雷

• ウラン濃縮 補償光学有り 補償光学無し

Center for Vision Science

視細胞を診断

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第３部

最後の話題は・・

10年後の天文学を担う次世代超大型望遠鏡

40「すばる望遠鏡から30ｍ望遠鏡ＴＭＴへ」、100915、金茶会＠ＫＥＫ、家正則(国立天文台）

次世代30ｍ超大型望遠鏡TMT銀河の誕生と宇宙の夜明け

太陽系外の第二の地球、生命の兆侯

ブラックホール、暗黒物質

暗黒エネルギー、物理定数、宇宙定数

1.5ｍ六角鏡492枚。

建設費約１３００億円（日本の分担１／４）

２０１９年末完成

日本国立天文台、カリフォルニア大学、カリフォルニア工科大学米国天文学大学連合、カナダ天文学大学連合、

（中国国家天文台、インド、台湾？） 41

岡山188cm ８ｍすばる望遠鏡 30ｍ望遠鏡TMT

限界24等(1987)

＜赤方偏移２ 限界28等(2000)

＜赤方偏移７ 限界33等(2017?)

＜赤方偏移17？

集光力 13倍解像力 3.6倍効率感度 180倍

望遠鏡の進化 家正則（国立天文台）

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ハッブル望遠鏡の分解能

TMT30ｍAO付き

解像度 3.7倍に集光力 13倍に

TMTの解像度＝すばるの4倍0.015秒角＠近赤外線

TMT の感度＝すばるの14倍~200倍シーイングリミットでの観測、集光力 ~ 口径2

回折限界での点源での効率 （AO使用）~ 口径4

TMTの威力：大集光力と高解像度

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宇宙膨張史の実測＊減速膨張から加速膨張への転換史を計測＊ダークエネルギーの性質の直接測定

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赤方偏移精密測定

赤方偏移精密再測定

10年後

130億光年 70億光年 10億光年

毎年、秒速１ｃｍ程度赤方偏移が増加する様子を各時代のクェーサーで測定

恒星についてはすでに秒速50cmの測定を実現

「すばる望遠鏡から30ｍ望遠鏡ＴＭＴへ」、100915、金茶会＠ＫＥＫ、家正則(国立天文台）

33等星～月面の蛍(数10ｍW相当)が補償光学観測の1時間露出で見える！

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ＴＭＴ計画に250億円を寄付したGordon Moore氏（Intel 会長）

ＴＭＴプロジェクトに一口千円から

支援プロジェクトをＥＬＴまたは家にして下さい

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次の10年の科学的目的

宇宙の夜明け 宇宙で最初の恒星、銀河、ブラックホールを探査

JWSTやALMAが中心的役割を果たす

アプローチ：宇宙の再電離と金属欠乏星

新世界 近くの生命存在可能な惑星を探査

Keplerが300個の候補を提供する予定

次の一手：統計的研究と次世代向け科学・技術検討

宇宙の物理 ダークエネルギーの性質の理解と宇宙膨張

ダークマターの解明

インフレーション宇宙の理解

一般相対性理論とブラックホールの物理

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