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光学望遠鏡に慣れ親しんでいる人にとって、望遠鏡でより高い解像度を得るために何かをするという発想は、異質なものに思えるかもしれない。望遠鏡の解像度は、とりわけ口径(光(または電磁放射)を集める部分の直径)によって決まるが、もちろん口径を簡単に変えることはできない。ALMA(アタカマ大型ミリ波サブミリ波干渉計)のチームは、バンド10レシーバーを使い、レシーバーを極端に離して解像度を上げることで、月面にある10メートルの長さのバスを検出するのと同等の詳細を見ることができるようになった!

アタカマ大型ミリ波サブミリ波干渉計(別名ALMA)は、干渉計技術に基づいている!私の故郷であるイギリスのノリッチに20cmの望遠鏡があり、アメリカのニューヨークにも20cmの望遠鏡があるとしよう。個々には直径20cmの望遠鏡があり、それに基づく解像度を持つが、その間隔は5,263kmであり、もし干渉計として何とかつなぎ合わせれば、直径5,263kmの望遠鏡と同等の解像度を得ることができる!個別に運用するよりはいくらかマシだ。

ALMA Array
上空から見たALMAサイト (Credit: ESO)

ALMAは光学望遠鏡ではなく、直径12mまたは7mの66台の電波望遠鏡で構成され、受信機間は16km以上あり、アタカマ砂漠を横断することができる。 このシステムは、アメリカ、ヨーロッパ、カナダ、日本、台湾、韓国、チリの素晴らしい国際パートナーシップによるもので、設置には約14億ドルの費用がかかった。受信機は21世紀の最初の数年間に設置され、2011年に運用が開始され、高度5,000mで運用されている。ミリ波とサブミリ波で動作するため、分子塵の雲を突き抜け、宇宙の最も遠いところを研究することができる。

チリのアルマ共同天文台、日本の国立天文台、アメリカの国立電波天文台、ヨーロッパ南天天文台のチームは最近、このアレイの限界に挑戦した。 望遠鏡はどのようにして解像度を上げることができるのだろうか?集光エリアを大きくし、干渉計の場合は受信機の間隔を広げる。また、バンド10受信機を使用することで、アルマ望遠鏡が達成できる最高周波数である950GHzまで到達する能力を得ることができた。

バンド10受信機は特に新しいものではなく、2014年からALMAで利用できるようになったが、これまで使用されたことはなかった。 研究チームは、バンド間較正と呼ばれる比較的新しい技術を使用する必要があった。これは、目的の天体を高周波で観測する一方で、較正用の天体を低周波で観測することで、大気からの揺らぎを打ち消すというものだ。研究チームはこの技術を使って、天の川銀河にある恒星Rレポリスの観測に成功し、その結果は「ALMA High Frequency Long Baseline Campaign 2021: Highest Angular Resolution Submillimeter Wave Images for the Carbon-Rich Star R Lep」という論文で『Asrophysical Journal』に掲載された。


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この記事は、MARK THOMPSON氏によって執筆され、Universe Todayに掲載されたものを、クリエイティブ・コモンズ・ライセンス(表示4.0 国際)に則り、翻訳・転載したものです。元記事はこちらからお読み頂けます。

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