研究発表

第二回可視赤外線観測装置技術ワークショップ

だれも見たことのない星や銀河の姿を知りたいと思ったら、だれも作ったことのない望遠鏡やカメラを作り、それで天体観測をしなくてはいけません。もちろんだれも作ったことのないものなので、ひとに頼むことはできません。自分達で作るしかありません。天文学者たちはそうやって日々独自の装置を開発することに一生懸命です。今回僕が参加してきたワークショップ（勉強会）はそういった天文学者たちが日ごろの装置開発の成果と課題を発表し合う場でした。とくに私たちの望遠鏡計画は新技術と銘打っているだけあって、自他ともに意識は高まります。でも他の研究者たちも信じられないような高い精度を目指して頑張っていることを知り、とても刺激的です。例えば、重力波を捕えようという望遠鏡（KAGRA）では1㎞の長さの1オングストローム（原子の大きさほど）を識別しようとしています。天体の位置を正確に知ろうという望遠鏡（JASMIN）では10㎞さきの髪の毛ほどの太さのものを見分けようとしています。僕たちもガンマ線バースト、スーパーフレアや系外惑星の検出を目指して頑張ります。それではみなさんよいお年をお迎えください！

2012年12月14日

光学など担当の岩室です。

最近は、鏡と鏡が光の波長レベルできちんと位置が揃っているかを調べる「位相カメラ」というものの試験をしています。これは、分割鏡方式でつくる望遠鏡には必ず必要なもので、通常は星の光を用いて鏡の位置関係をチェックするのですが、レーザー光源を用いて行おうというものです。

これには３種類のレーザーが必要で、一列に近接して並べられた３種類の光ファイバー(それぞれのレーザー波長に適合した光ファイバーを用います)からこれらの光を照射する必要があるのですが、通常市販されている光ファイバーケーブルは端にコネクタが付いているので近接して並べることができません。もったいない気もするのですが、片方のコネクタの付け根でファイバーを切断して皮膜を剥ぎ取り、内部の素線を直接研磨して断面を綺麗にする必要があります。こういう作業を外注すると、研磨するために一旦樹脂で先端を固めてから研磨し再度樹脂を外すといった手の込んだ作業となって結構費用がかかるので、自前でやってみることにしました。

端面の研磨は、専用の研磨シート(非常に目の細かい紙ヤスリ)を回転台の上に貼り付けて、回転させながらファイバーの先端が暴れないようにアルミテープで挟むなどして軽く触れる程度に当てればいいのですが、回転台として古いパソコンに入っているハードディスクが使えるかと思い、分解してみました。ハードディスクは非常に安定した軸で高速回転できるように設計されているので、回転ステージとしては最上級の精度を持っています。分解してネットで調べるなどしてわかったのは、モーターは３相のブラシレスで結構回すのが大変ということでした。多分、１相だけに交流をかけて手で勢いをつけてやれば回るのでそれでもいいのですが、回転速度の調整もできるようにちゃんとした３相ブラシレスモーターの汎用ドライバ(モーターの駆動回路)を手配中です。昔のモーターは、整流子というもので電流を切り替えていたのですが、最近のモーターは回路で整流子に相当する作業をやってしまうので、こういう所にも時代の流れを感じますね。

本題のファイバー端面の研磨は、結局手でできちゃいましたので、何のための研磨台か良く分からない状況になりつつありますが、コンピュータは格安にも関わらず、精密機械の集合体なんだなということを実感した日でした。こんな感じで、色々脱線しながら開発を進めています。

2012年11月30日

ボードの太田です。
11月28－30日、金沢で「ガンマ線バースト研究会」が開催され、参加してきました。
ガンマ線バースト（ＧＲＢ）というのは、空の一点で突然数秒間程ガンマ線で明るい天体が出現し、その後しばらくの間Ｘ線や可視で残光が見られることが多いのですが、これも急速に暗くなってしまうという現象です。そのエネルギー規模は極めて大きく、宇宙最大の爆発現象であることがわかってきています。しかし、まだ謎だらけの天体現象です。そういうわけで、例年、ガンマ線天文学者、Ｘ線天文学者、可視光天文学者、電波天文学者、理論天文学者、あるいは研究対象としては、Ｘ線星、超新星、銀河、宇宙論、高エネルギー等の非常に広い分野の研究者が一堂に会して、研究発表や議論を行う会となっています。今年は、新たに重力波天文学の研究者も参加しました。日本の本格的重力波望遠鏡ＫＡＧＲＡの建設が今年から始まり、2017年頃の稼働を目指しているのですが、ガンマ線バーストが重力波天体の有力候補になっているからです。ＫＡＧＲＡ完成後には年間１－１０個程の重力波天体が検出されると期待されています。むろんこれまで重力波の直接検出例はなく、ついに重力波天文学の幕開けと期待されています。重力波天体の有力候補の一つがガンマ線バーストの中でもショートガンマ線バーストと呼ばれるもので、中性子星の連星が合体したものだろうと考えられています。
私は、専門は銀河なのですが、故あって重力波天体の電磁波対応天体を検出してその性質を探るという、プロジェクトに参加しています。重力波望遠鏡では、重力波天体の位置があまり正確にわからない上、その距離を出すことも困難、そもそも検出される信号も非常に弱いと予想されるので、電磁波やニュートリノで対応天体を検出することによってその検出を確実にすると共にその性質に迫る必要があります。このようなアプローチは近年「マルチメッセンジャー天文学」と言われていますが、多くの研究者の共同のもとで重力波天文学を開拓しようというものです。
私の役割は、岡山の188ｃｍ望遠鏡、将来的には３．８ｍ望遠鏡を用いて、ガンマ線バースト（特にショートガンマ線バースト）の即時可視面分光観測を行い、残光のスペクトルから天体の物理状態や距離を出そうというものです。現在そのための観測装置の概念設計を行っており、来年度再来年度に製作をして重力波望遠鏡の稼働に間に合わせようという計画です。ショートガンマ線バーストの残光の可視スペクトルがまだないこともあり、何がどう見えるのかよくわからないのですが、研究会では、理論モデルから、予想される可視域で光るメカニズム、可視の光度、スペクトル等の情報を得ることができて大変有用でした。また、重力波望遠鏡が空に対してどんな感度をもつのかというのも初めて知りました。将来、３．８ｍ望遠鏡で重力波天文学幕開けの一翼を担うことができればと思います。

写真は、研究会の様子。高エネルギー加速器研究機構の井岡氏がＧＲＢと重力波の関係についてレビューをするところです。