人類史上初ブラックホール撮影に貢献した国立天文台水沢VLBI観測所は、120年の歴史を誇り今もなお世界とつながっている観測拠点。奥州市東部が候補地となっている国際リニアコライダー(ILC)の話題とともに、岩手県奥州市、金ケ崎町における科学やそれに関連する地域の話題(行政・産業経済・教育・まちづくり・国際交流など)を随時アップしていきます。(記事配信=株式会社胆江日日新聞社)
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tanko 2021-4-15 10:00

画像=世界各地や宇宙空間の望遠鏡によって観測された巨大BHの姿。左列6種類は電波、中央3種類は可視光線、右列4種類はガンマ線などでとらえた((c)EHT多波長サイエンス作業班)

 国立天文台水沢VLBI観測所(本間希樹所長)の研究者らが参加する天文学研究のプロジェクトチームは14日、巨大ブラックホール(BH)を同時観測した成果を発表した。巨大BHの観測としては天文学史上最大規模のプロジェクトで、同観測所の天文広域精測望遠鏡(VERA)など19の望遠鏡や観測網、装置群を駆使。謎多き天体の研究に寄与するデータを提供する成果を打ち出した。
(児玉直人)

 観測対象は、国際研究チーム「イベント・ホライズン・テレスコープ(EHT)」が一昨年春に画像公開したのと同じ巨大BH。楕円銀河「M87」の中心部にある。地球から見ておとめ座の方向にあり、距離にして約5500万光年(1光年=約9.5兆km)かなたにある。
 EHTは17年4月、地上の電波望遠鏡8台を連動させBHを撮影。ほぼ同時期に水沢のVERAなど各国の望遠鏡群、宇宙空間にあるハッブル宇宙望遠鏡などが同じBHを観測していた。32の国と地域の760人余りが携わったという。
 天体から発する電磁波には、人間が光や色として視認できる「可視光線」のほか、可視光線よりも波長が長くエネルギーが低い「マイクロ波」「電波」、可視光線より波長が短く高エネルギーの「エックス線」「ガンマ線」がある。対応できる波長の種類は装置により異なるが、それぞれの波長には観測できる現象の得意分野がある。
 それぞれの望遠鏡が、ほぼ同時に同じBHを観測したことで、BHが発するさまざまな種類の電磁波ごとにBHの性質を解明でき、BHの活動状況や構造解明につながるデータを多角的に得られる。
 波長が異なる電波とガンマ線だが、研究者の間ではBHの同じ領域から放射されると考えられていた。しかし今回の観測データをもとに、同観測所敷地に設置されているスーパーコンピューター「アテルイ供廚撚鮴呂靴燭箸海蹇▲ンマ線は電波と異なる場所から生成されている可能性が高いことが分かった。
 今回の研究プロジェクト全体を取りまとめた同観測所の秦和弘助教は「何でも吸い込むと言われるBHからは、勢いよくジェット(プラズマ粒子)が出ている。なぜ、そのような現象が起きるのかの謎は、他の波長の観測があって初めて解明できる。大規模な観測が実現でき感無量。BHの撮影画像とさまざまな波長の観測データを組み合わせた研究の第一歩になるだろう」と意義を強調している。
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tanko 2021-3-26 11:00

写真=巨大ブラックホールの新たな姿としてEHTが公開した画像。右側の筋は整った磁場の存在を示す=(C)EHT

 国立天文台水沢VLBI観測所の本間希樹所長(49)ら、同観測所研究者が所属する国際研究チーム「イベント・ホライズン・テレスコープ(EHT)」は、一昨年春に公開していた巨大ブラックホールの画像再現に用いた観測データを解析。ブラックホールのすぐそばに、整列した磁場が存在する証拠を突き止めた。ブラックホールからは「ジェット」と呼ばれるプラズマ粒子が、非常に広大な範囲まで噴出している。本間所長は「ジェットのメカニズムを解明する上でも非常に重要な成果だ」と強調している。(児玉直人)

 EHTは2019年4月、地球から約5500万光年(1光年=約9.5兆km)離れた「M87銀河」の中心にあるブラックホールの直接撮影に成功したと発表。いびつな光の輪(リング)の中央に、ブラックホールの影が黒く写り込んだ画像は「人類が初めて目にしたブラックホールの姿」として、大きな注目を集めた。
 この画像を再現する際に用いた観測データを詳細に解析したところ、リングの大部分から発生する光には、特定の方向に偏った「偏光」の性質があることが判明した。
 解析結果に基づき再現した新たな画像には、リングの下から右側にかけ、砂地をほうきで掃いた時のような整った筋状の線が現れた。本間所長は「リングの全体に偏光があり、磁場が存在しているが、線がよりよく見える右側が特に磁場が強いことを表している」と説明する。
 一般に知られているブラックホールは「何でも吸い込み、二度と出てくることができない」という特徴が知られている。それとは相反する形で、プラズマ粒子がブラックホールに引き寄せられる寸前で、ジェットとして宇宙空間に飛び出している。ジェットの噴出距離は約5000光年とも言われるが、太陽系ほどしかないブラックホールの領域からどのように粒子が飛び出すのか、正確な仕組みは解明されていない。
 EHTはハワイや南北アメリカ大陸、南極大陸、西欧の電波望遠鏡9局を連動させるVLBI(超長基線電波干渉法)を用いて、巨大ブラックホールの観測を実施している。
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tanko 2021-3-26 10:50

写真=応援動画の撮影に臨む本間希樹所長(右)と秦和弘助教

 水沢出身の米大リーグエンゼルス・大谷翔平選手に向けて、「メジャー2021シーズン開幕応援動画」を制作し、動画投稿サイトYoutubeで公開している。市内野球スポ少団員らによるカウントダウン動画は既に公開が始まっているが、国立天文台水沢VLBI観測所の本間希樹所長(49)らが出演する「特別編」が4月1日午前11時に公開される。本間所長は「大谷選手には、天文学的な記録を打ち出してほしい」と期待を込めた。
 動画には本間所長と、同観測所の秦和弘助教(37)が出演する。架空の球場を舞台に本間所長が投手、秦助教が打者に扮して対決するストーリー。25日、水沢南地区センターで収録が行われた。
 コンピューター・グラフィックスで背景を合成するため、撮影は緑色の布の前で実施。サッカー少年だった本間所長は「キャッチボール程度しか経験がなく、撮影もぶっつけ本番」と笑いながら、「奥州から世界で活躍する大谷選手の姿は、皆さんに夢や力を与えてくれる。頑張ってほしい」と期待を込めた。
 一方、秦助教は少年時代に野球経験がある。ブラックホール撮影成功発表後のテレビ出演よりも「汗をかいてしまった」と苦笑い。「誰もやったことがない投打二刀流に挑戦しているが、自分たち研究者も誰も知らない世界を知ることにやりがいを感じている。今回の動画を機に、天文台のことも身近に感じてもらえたら」と話していた。
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tanko 2021-3-26 10:50
 国立天文台(常田佐久台長)執行部は、水沢VLBI観測所(本間希樹所長)の2021年度運用予算をほぼ要求通り確保したとして、同観測所に通知した。25日、本間所長が報道関係者に明らかにした。一方、2022年度からは同天文台などを統括する大学共同利用機関法人・自然科学研究機構の第4期中期計画が策定される。VLBI観測の継続が、同計画に反映されることが観測所運営の今後を握る。
 同観測所は本年度、当初予算が大幅に削減され、水沢など全国4カ所に設置している電波望遠鏡「VERA(ベラ)」の正常運用ができなくなる危機に直面した。結果として台長裁量の配分経費で必要予算は確保されたが、地元市民らによる署名運動や寄付など支援の広がり、国会での質疑にも取り上げられるなど、さまざまな形での反響があった。
 新年度予算の要求に当たっては、財政全体が厳しい状況にあることを考慮し、必要最低限の人員で運用できるよう、夜間観測の自動化なども提案したという。本間所長は「綱渡り状態ではあるが、市民の皆さんの声が大きな追い風となった」と感謝していた。
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tanko 2021-3-25 10:10

図=ILC施設における主要設備やビームダンプの位置
(C)Rey.Hori/KEK、高エネルギー加速器研究機構提供の図を基に作成

 北上山地が有力候補地になっている素粒子実験施設「国際リニアコライダー(ILC)」の推進派研究者の一人、米・カリフォルニア大学バークレー校教授の村山斉氏は23日、東北ILC推進協議会が主催したオンライン講演会に出演。ILC内部に設置される電子、陽電子の吸収処理装置「ビームダンプ」の近くに、未知の物質「暗黒物質」を探す測定器を設置する新たなアイデアを披露した。
(児玉直人)

 村山氏は昨年8月に発足したILC国際推進チーム(IDT)で、物理・測定器作業部会の議長を務めている。カリフォルニアからのネット中継で講演した村山氏は、ILCの科学的意義をあらためて強調。施設の随所に別な測定器(センサー)を設け、暗黒物質の解明を進める新たな構想についても紹介した。
 これまでのILC講演会などでは、電子と陽電子の粒子を衝突させる実験が主に説明されていた。しかし、全ての粒子が衝突するわけではない。光の速さに匹敵する速度の粒子を安全に停止させ、処分する場所がビームダンプ。「粒子の墓場」とも言われる装置で、内部は約100tの水で満たされている。
 講演で村山氏は「水と粒子が反応した際、暗黒物質のようなものが生まれるかもしれない」と説明。「ビームダンプの近くに暗黒物質を探索する新たな測定器を設置しようというアイデアが出ている」と述べた。
 暗黒物質は現在の宇宙が形成された理由をひもとく上で、素粒子物理だけでなく天文学など他分野の研究者も注目している謎の物質だ。村山氏は「ILCは何十年も活用できる施設。その機能を最大限に活用したい」と力を込めた。
 ビームダンプでは粒子が水に吸収される際に、放射性物質のトリチウムが発生。福島第1原発事故の汚染水処理を困難にさせている存在として知られ、ILC反対派・慎重派の地域住民らがILC誘致実現に懸念を示している要因の一つになっている。
 推進派研究者らは住民説明の場などで、厳重な安全管理の徹底を講じると主張し、誘致実現に理解を求めている。日本学術会議でも他分野研究者から安全管理の確実性に指摘があり、IDTにおいて懸念される課題の解決に向けた協議を進めているという。
 同日は村山氏のほか、IDT議長の中田達也氏(スイス連邦工科大学ローザンヌ校教授)がスイスから、IDT加速器作業部会の道園真一郎氏(高エネルギー加速器研究機構教授)が茨城県から、それぞれネットを通じて講演。このうち中田氏は「IDTは1年半から2年、プレラボ(ILC準備研究所)は4年設置し、ILC研究所の立ち上げに至る。プレラボではコスト協議が一番重要になるが、ちゃんとしたコストを示すにはサイト(建設地)を決める必要がある。プレラボ設置期間の中ごろまでには、ILCをどこに建設するか正式承認しなければいけない」と述べた。
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tanko 2021-3-16 10:00

写真=日本天文遺産に認定された(左から)眼視天頂儀、眼視天頂儀室、目標台・覆屋

 日本天文学会(梅村雅之会長、正会員2172人)は15日、水沢星ガ丘町の国立天文台水沢VLBI観測所(本間希樹所長)が保存する物件で構成される「臨時緯度観測所眼視天頂儀および関連建築物」を日本天文遺産に認定した。同天頂儀は初代所長・木村栄博士の「Z項」発見に大きく貢献した装置で、関連建築物は当時の観測状況を今に伝える貴重な物件であり天文学史的な価値も高いと評価された。
(児玉直人)

 同学会は1908(明治41)年創立。1世紀以上の歴史があるが、同遺産の認定制度は3年前に設けたばかり。歴史的に貴重な天文学・暦学関係の遺産を次世代に伝える目的で、▽史跡・建造物▽物品▽文献――などを対象としている。
 会員からの推薦を基に、同遺産選考委員会が候補を絞り、同学会代議員総会で決定。3回目となる本年度は「臨時緯度観測所――」のほか、「仙台藩天文学機器」(仙台市所有)、「商船学校天体観測所」(東京海洋大学所有)を新たに認定。認定総数は8件となった。
 「臨時緯度観測所――」は眼視天頂儀、眼視天頂儀室、眼視天頂儀目標台・覆屋の3物件で構成。いずれも水沢VLBI観測所敷地内に保存されている。
 眼視天頂儀は複数台あったが、今回の構成物件となった天頂儀は「木村榮記念館」内に展示している1号機。1899(明治32)年に木村がドイツから移送してきたもので、同年の観測所開所時から、1927(昭和2)年まで使用された。
 天頂儀が設置されていたのが、VLBI観測所敷地のほぼ中央にある眼視天頂儀室。地面から伝わるわずかな振動が観測に影響するため、頑丈な石積みの台座の上に置かれた。
 天頂儀室の真北、約100mの位置に設置されているのが目標台で、国内現存例が少ない施設。頑丈なれんが積みの台に電球点灯装置が固定されており、天頂儀室にいる観測者は、覆屋の窓越しに見える電球の明かりを頼りに正しい北の方角を確認し、天頂儀を操作していた。
 天頂儀室と目標台・覆屋は2017(平成29)年、国の登録有形文化財に指定されている。今回の天文遺産認定について、本間所長は「緯度観測所時代から水沢に伝わる施設や装置が日本天文遺産に認定され、所長として喜ばしく思う。これらが持つ科学的・歴史的価値をあらためて認識した。今後とも多くの人に見ていただけるよう整備と維持管理を行い、しっかりと後世に伝えていきたい」と話している。
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tanko 2021-3-6 13:00
 先日「NHKニュースウオッチ9」の特集で、福島第1原発事故後に住民へ放射能リスクの説明をした複数の科学者らのインタビューが報じられていた。
 不安を抱く住民と科学者との間には、放射能の影響に対する受け止め方に「差」があったという。出演した広島大の神谷研二副学長(被ばく医療学)は、正確に説明するため「確率」でリスクを示したが、住民側はがんになるかならないかという「白か黒」の問題と受け止めていたと振り返っていた。
 コロナ禍を巡る対応も、どこか似た雰囲気を感じる。大きく報じられてはいないが、当地の国際リニアコライダー計画においても不安の声はゼロではない。科学者と社会の在り方もまた「教訓」を生かしてほしいと思うのだが。(児玉直人)
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tanko 2021-3-2 20:00
 国立天文台教授で水沢VLBI観測所の本間希樹所長(49)が、日本天文学会(梅村雅之会長)の本年度「林忠四郎賞」を受賞した。同観測所を拠点に運用する天文広域精測望遠鏡「VERA(ベラ)」の立ち上げに寄与し、銀河系の構造解明を推進。VERAと同様の観測技術を用い、人類初のブラックホール撮影成功に導いた取り組みでは、観測データの画像化技術の開拓に努めた。独創性あふれる研究成果を進めながら、後進を育成するリーダーシップが高く評価された。(児玉直人)


写真=本年度日本天文学会「林忠四郎賞」を受賞した本間希樹所長


 同賞は、日本における宇宙物理学の先駆者として知られ、京都大学理学部長などを歴任した林忠四郎氏(1920〜2010)の第11回京都賞受賞を記念し1996(平成8)年に創設。年1回、同学会員の中から独創的で分野の発展に貢献する業績に対し贈られる。
 本間所長は、複数の電波望遠鏡を連動させ一つの天体を精測する超長基線電波干渉計(VLBI)を活用した銀河系構造の研究と、巨大ブラックホール撮影への貢献が評価された。
 VLBIの技術を使い、水沢など国内4カ所の電波望遠鏡で天体観測を行うVERAで本間所長は、プロジェクトの立ち上げ当初から中心的な役割を果たしてきた。観測所予算を巡る問題で揺れた昨年、太陽系が属する「天の川銀河」の回転速度や、同銀河中心部までの距離をより精密に観測できたとする成果も発表した。
 一方、ブラックホール撮影に挑む国際研究プロジェクト「イベント・ホライズン・テレスコープ(EHT)」の日本代表として、人類初となるブラックホールの影を撮影する取り組みにも貢献。観測データから画像化する際に用いる技術に、従来方法とは異なる手法を取り入れ、信頼性と精度を高めた。この技術は、当該分野に携わる研究者が使用する教科書にも、「観測研究の新たな可能性を切り開く技術」として紹介されている。
 VERAやEHTの各プロジェクトで成果を上げるとともに、多くの若手研究者の育成、国内外の観測ネットワークの形成にも貢献。日本の天文学発展に大きく貢献した点が高く評価された。
 同学会では今月19日、会員向けの受賞記念講演会をオンライン方式で予定している。今回の受賞に対し本間所長は「身に余る光栄。これまでの研究活動、特にもVERAやEHTの研究成果が認められたもので、双方の共同研究者の皆さんの協力なしには達成できなかった」と感謝。「これからもVLBIの技術を生かし、さまざまな研究に挑戦していきたい」とコメントしている。
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tanko 2021-2-26 12:40
 水沢龍ケ馬場の会社役員佐々木孝さん(65)は、市立水沢南小学校の校庭に反射板を設置し描いた直径30mほどの図形・六芒星を、人工衛星「だいち2号」に撮影させることに成功した。猛威を振るう新型コロナウイルスの早期収束、医療従事者への応援を込めた「地上の星」。子どもたちの健やかな成長への願いも乗せ、輝きを放った。(松川歩基)


写真1=水沢南小の校庭に輝く地上の星(JAXA提供の衛星写真)。矢印が差す部分が太陽光の反射で浮かび上がった六芒星

 東京都千代田区に本部を置く公益財団法人日本宇宙少年団のリーダー資格を持つ佐々木さん。コロナ下にあって自分に何かできることはないかと考えを巡らせていた時、宇宙航空研究開発機構(JAXA)の企画「だいち2号にうつろう」に目が留まった。
 地域観測や災害状況の把握を狙いに2014(平成26)年5月に打ち上げられた「だいち2号」を使い、地上に描いた文字などを撮影しようという企画。佐々木さんは同少年団を窓口に申請し、1月18日と2月18日に同校校庭を使った撮影に挑んだ。
 反射パネルとしてアルミホイルを貼った1辺62〜78cmほどの板を使用。板3枚を1組として組み合わせたコーナーリフレクターという手法を使い、はるか上空の「だいち2号」に向けて効率的に光を反射するよう工夫した。


写真2=実際に撮影に使用した反射板「コーナーリフレクター」と佐々木孝さん

 1月の挑戦では校庭の7カ所(点)に板を設置し、同小のイニシャル「M」の撮影に挑戦。しかし、設置角度の微細なずれなどにより、文字を判別できるほどの撮影はできなかった。
 反省を生かした2回目のチャレンジでは、設置位置の測量を念入りに実施。理想の角度としてJAXAから指示を受けた「北から東側へ100度」を正確に測った結果、撮影に成功。18日午前11時42分ごろ、12点合計36枚の板を使用した六芒星(星形)が衛星写真に輝いた。
 六芒星は魔よけの意味がある図形として知られ、新型コロナの退散や医療従事者への応援を込めて選んだという。「小学校を会場にしたことで、当初は考えていなかった子どもたちの成長という願いも込めることができた。子どもたちが将来、地上で輝く立派な星々として活躍してくれたら」と佐々木さん。25日、同校を訪ね、撮影成功の報告と「だいち2号」が撮影した画像データを届けた。
 菅原文彦校長は「佐々木さんの活動の趣旨が、日ごろ児童たちに指導している『思いやり』の心に通じるものであったことから賛同し、協力させてもらった。天文台に近い学校であり科学教育に力を入れたいという思いもあった。児童たちに取り組みを知ってもらい、思いやりの心を育むとともに科学への興味関心にもつながってくれたら」と話していた。
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tanko 2021-2-23 12:20
 国立天文台と統計数理研究所(統数研)などの研究者チームは、同天文台水沢キャンパス=水沢星ガ丘町=に設置しているスーパーコンピューター「アテルイ供廚鮖箸ぁ宇宙のごく初期の様子を探る新手法を開発。この方法を活用すれば、宇宙の始まりを検証する作業時間が大幅に短縮できるという。(児玉直人)



再構築法により宇宙の始まりを解析する研究のイメージ図。右手前は現在の宇宙に分布する銀河の姿で、左奥に行くほど過去の宇宙の姿=(C)統計数理研究所


 研究チームが考案した手法は、「再構築法」と呼ばれる方法を利用。1980年代に別目的の研究のために考えられてきたが、宇宙誕生にまつわる理論の検証に見合った精度が得られるのか、明らかになっていなかった。
 今回の研究により、再構築法が宇宙の過去を知るのに十分に活用できる点が証明された。従来手法では、より多くの観測データが必要とされていたが、再構築法を用いれば、必要な観測データは10分の1程度で済む。これは「観測時間が10分の1に減る」という意味にもなり、観測や研究に費やす時間、経費の抑制にもつながる。
 再構築法の精度を確かめるため、研究チームは仮想的な「初期の銀河分布」のデータを4000種類用意。天体同士の重力作用などを反映させたシミュレーションにより、「現在の銀河分布」に進化させたデータを作成した。続いて「現在の銀河分布」のデータに再構築法を施し、「初期の銀河分布」の状態まで時間を逆戻しするシミュレーションを実施。一連のシミュレーションに用いたのが、天文学専用スパコン「アテルイ供廖シミュレーション前後のデータを比較すると、非常によく似た性質が得られた。
 宇宙誕生を解明する研究には、宇宙に直接行く探査や天体観測、北上山地に誘致しようとしている実験施設「国際リニアコライダー(ILC)」のように、人工的に宇宙誕生時に近い環境をつくり、検証する方法などがある。ただ、現状の技術で得られる成果や予算的な面などから、いずれの手法にも一長一短がある。
 日本の基礎科学研究は厳しい財政事情などを背景に、低コストや効率性を意識した質の高い研究成果が求められている。既存装置を有効活用した今回の成果は、効率的手法の好例として注目が集まりそうだ。研究を主導した同天文台の白崎正人助教(33)=統数研出向=は「効率的に宇宙誕生の謎を検証できる“時短テクニック”を手にしたようなもの」と意義を強調している。

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