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2020年春号
施设探访
花山天文台、飞騨天文台の2つの天文台を拠点に、宇宙物理学の分野をけん引する京都大学。2018年夏には、冈山県に新たな天文台が加わった。冈山県浅口市と矢掛町の境に位置する、标高372メートルの竹林寺山に设置された望远镜の口径は东アジア最大の3.8メートル。「新技术をつめこんだ设计はもちろん、ボルト缔めなどの组み立て?调整までも京都大学の研究者が手がけた、いわば〈手づくり〉の望远镜です」。开発メンバーの一人である木野胜助教の案内で、新技术のつまった自慢の望远镜の可能性に迫ってみた。
木野 勝 助教 大学院理学研究科
きの?まさる?1978年、名古屋市に生まれる。名古屋大学大学院理学研究科博士后期课程修了。同大学光赤外天文计测学寄付讲座研究员、助教をへて、2013年に京都大学に赴任。2017年から现职。
科学技术の进歩した今も、まだまだ多くの谜に満ちている宇宙空间。なかでも注目されるのは、「宇宙最大の爆発现象」といわれるガンマ线バーストだ。ブラックホールができるときに起こる现象だと考えられるこの爆発は、ブラックホールの谜に迫る键でもある。东アジア地区には、これまで口径2.5メートルを超える光学赤外线望远镜がなく、この地域の夜空の観测は空白地帯。突発的な爆発现象を详しく観测できなかった。
木野●京都大学と国立天文台とが协同し、东アジア最大、かつ世界初の技术を使った実験的な望远镜を作る计画が1999年に始まりました。次世代の望远镜构筑にも活用すべく、すでに确立した技术の组み合わせではなく、新技术を开発することも计画の大きな目标でした。
配色は、地元の小学生が选んだもの。见学者に色で示して説明できるので、重宝しているという。黄色の部分は360度回転する。上部の可动部の重さは20トン。通常の望远镜に比べて軽量化されており、大人2人ほどでグッと力を入れれば、动かすことができるほど
太阳などの恒星の表面ではフレアという爆発现象が起こる。太阳のフレアは地球の磁気圏に影响し、地上の电波通信の切断や、大规模な停电を招く可能性がある。
スーパーフレアの放出するエネルギーは一般的なフレアの10倍?1万倍で、太阳に似た恒星での発生が确认されている。来たるべき太阳のスーパーフレアに対処するためにも、その仕组みの解明は人类の课题だ。
「宇宙最大の爆発」ともいわれるガンマ线バースト。発生直后、1分以内の観测実绩は、まだ成功例がない。ブラックホールをはじめ、宇宙の谜を明らかにする键が隠されている。
この20年间で、何千もの恒星の周りを惑星が回っている証拠が见つかっている。この望远镜の技术を生命体の存在する惑星の発见につなげたい。
「せいめい」の名前の由来
1,036通の応募から选ばれた「せいめい」は、平安时代の阴阳师?安倍晴明にちなむ。晴明は冈山でも天体観测をしたと伝えられており、晴明神社のある京都と冈山の両方にゆかりがある。この望远镜がめざす、系外惑星の探査による宇宙の「生命」研究にも由来。
注目点
1
望远镜を见てまず惊くのが、分子模型のような形状でつながるフレーム构造。
木野●軽量化すれば、目的の方向に机体をすばやく回転でき、夜空のどこかで突発的に発生した现象にすぐにアプローチできます。上空のどの领域にも、従来の望远镜の5分の1の时间、およそ1分で焦点を合わせられます。
构造は、生物の进化の过程を模倣して解决策を探る「遗伝的アルゴリズム」の方法论を駆使して导きだした。
木野●いくつかのモデルを评価しながら、生物の交配や突然変异のごとく、つなぎ合わせる先や、パイプの数?太さ?长短をいろいろと変えて、この形にたどり着きました。
注目点
2
天体から発生する光を集める镜は望远镜の要。大きければ大きいほど、天体の微弱な光を集められるが、一枚镜は製作できる大きさに限界がある。せいめい望远镜は、日本の望远镜ではじめて、分割镜方式を採用。约1メートル、重さ70キログラムの镜18枚を集めることで、光学望远镜としては东アジア最大サイズの口径3.8メートルを実现した。
木野●分割式の镜を使った望远镜の成功例は、世界でも数例。花弁型（扇型）での配置は世界初の试みです。
镜の形状の误差は、1ミリメートルの100万分の1、100ナノメートル以下であることが求められる。木野助教は、従来の方法では测定できない误差を测る、新しい测定器を开発し、この难题を克服した。
外気にさらされる环境で使われる望远镜は、风や温度変化の影响で位置のずれが生じる。リアルタイムで段差と倾きを感知し、自动で调整する技术も、木野助教たちみずからで开発。
木野●镜同士の段差をつねに0.1マイクロメートル以下に保つ自信作です。0.1マイクロメートルは、インフルエンザ?ウィルス约1个分！ 制御システムは1秒间に200回位置のずれを読み取り、补正の指令を出します。気温が変わると起こる鉄フレームの热膨张では200マイクロメートルほどのずれが生じますが、それも即座に测定器で検知し、0.1マイクロメートルの精度で、镜の位置を保ちつづけます。
注目点
3
职人がガラス材を研磨する通常の製作方法では、1メートルの镜を1枚作るのに约１年かかる。18枚作るには、18年もかかってしまう。
木野●専门技术を持つ公司と协力し、超高精度で研削できる装置を开発しました。仕上げは手作业での研磨が必须ですが、コンピュータ制御の修正研磨で仕上げることで、1枚を约3週间で製作できます。
开発から携わった研究者が基本构造から望远镜を理解しているので、不具合やトラブルにもすぐに対応可能。たいていの修理は研究者たちで解决する。
木野●使用者からのフィードバックや、技术の进歩、研究の発展などに応じて、改良できるのも研究者の手づくりだからこそ。
雨天?曇天时や、メンテナンスの时期をのぞき、毎夜、ドームの天井を开放。利用は事前审査制。京都大学の教员?学生にかぎらず、各地の研究者も访れ、公募で採択された期间、アジア最大の望远镜を独占し、天体を観测する。かつては望远镜のそばで寒空に冻えながら観测していたが、今では建物1阶の制御室から、远隔操作で望远镜の向きを変更し、観测结果を确认できる。
木野●将来的には、星の爆発情报を受信したコンピュータが即座に望远镜の向きを変える、全自动での観测も视野に入れています。
気温の変化は镜の歪みに影响するので、観测时はドーム内と外気とは同じ気温であることが必须。ドームを开放する前に、冬季でも外気温に合わせて冷房で部屋を冷やすことも。
さまざまなリアルタイム?データを表示できる制御システム。こうしたプログラムもすべて、教员が开発したもの。木野助教が指差すのは、分割镜のずれを示すリアルタイム?データ。ためしに望远镜から约20メートル离れた制御室でジャンプしたところ、画面には大きな振动波形が表示された
木野●天文学の歴史は、望远镜开発の歴史でもあります。见えていない天体は、新しい装置を作らないと见えません。私の好奇心のルーツは1986年、小学1年生の顷に地球に接近したハレー彗星。亲にせがんで望远镜を买ってもらったのに、知识不足で彗星を见られず、その悔しさをバネに勉强したのがはじまり。（笑）新しい机材はなかなか买ってもらえませんから、自前のものをどうグレードアップするのかを考え続けたことが、今につながっています。
晴天日が多い冈山県は、日本で最も天体観测に适した场所として知られる。天体観测の施设も県内に点在。ドーム栋3阶の外周回廊からは、天気がよければ7つもの天文台を望める。外周回廊は开馆日なら谁でも见学でき、回廊の窓から「せいめい望远镜」の姿を覗くことができる。
丘の上にあるドームは、2018年3月31日に全国大学共同利用の使命を终えた国立天文台の旧冈山天体物理観测所。丘の下の建物は冈山天文博物馆。现在も営业中
写真提供：国立天文台
木野●このあたりは、空気のゆらぎが少ないのです。目には见えませんが、実は空気中ではつねに阳炎のような现象が起こっています。望远镜の拡大率では、ほんの小さなゆらぎでさえも影响して星の像を歪めてしまうのです。
ドーム3阶の外周に设置された回廊から、窓越しに「せいめい望远镜」を见学できます。
※観测のため、夜间（17:00?翌8:00）は天文台周辺に一般の方の立ち入りはできません。
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