宇宙を映す映画カメラ、ルービン天文台

あ 宇宙の動画を3日ごとに更新するプロジェクトが、チリの山頂からまもなく開始される。今後10年間、暗黒物質の影響を研究したアメリカの天文学者にちなんで名付けられたベラ・C・ルービン天文台は、毎日数百万個、毎秒100個以上の天体を撮影することになる。

3夜ごとに、望遠鏡の高度なマウントが望遠鏡の位置を調整して安定させ、紫外線、可視光線、赤外線で夜空の高品質なモザイクを作成します。これは、以前の観測と相互参照できる前例のない記録です。

このプロジェクトの英国支部を率いるエディンバラ大学の天文学者ボブ・マン氏は、その結果、現れたり消えたりするすべてのものの正確で最新の記録、つまり科学者が宇宙が時間とともにどのように変化するかを観察するために使用できる正確な「映画」が得られるだろうと語る。

「私たちはこれまでにも広域の天体観測を行ってきました [and] 「これまでも、空の狭い領域を非常に深くまで調査してきました」とマン氏は言う。「しかし、このデータセットは、深度、スペクトルと面積の範囲、時間分解能が前例のない組み合わせになります。」

つまり、ルビンは「これまでは検出できなかった、時間とともに変化する、あるいは一時的な現象」を検出することになる、とマン氏は言う。そして、これらの新しい現象は、宇宙の始まりから終わりまで、宇宙のさらに深い秘密を明らかにする可能性がある。

ルービンは太陽系の地図作成においてまさに革命的な存在となるだろう。

このプロジェクトでは、前例のない量のデジタルデータが生成され、インターネット経由で世界中の 7 つの専門データセンターに送られる。世界中の科学者がそれを使って新しい天文現象を探索できるようになると期待されており、その一部が宇宙の仕組みに関する新たな理解につながることを期待している。

9月下旬には、この天文台の公式の「最初の光子」が、試験的に簡易化された「試運転」カメラに流れ込む予定だ。しかし、メインの3.2ギガピクセルカメラ、ロボットフィルターを備えた重さ3トンの装置、そして史上最大のデジタルカメラを含む天文台全体がオンラインになるのは来年初めになる。

この観測所は、最初の10年間のミッション期間中に、南天全体の詳細な調査を800回以上行う予定で、このプロジェクトは「宇宙と時間のレガシー調査」と呼ばれています。

ワシントン大学の天文学者でデータ科学者のマリオ・ジュリッチ氏は、太陽系の探査にルビン氏のデータを使用する予定だが、空の変化は、その原因となる物体やプロセスについて多くのことを明らかにする可能性があると説明する。

「『時間の中で宇宙を見る』ことで、明るさが変化する物体を見つけることができる。変光星、超新星、ガスや他の星を飲み込む遠方の銀河の中心にあるブラックホールなどだ」と彼は言う。しかし、ルビンは、小惑星、彗星、そしておそらく未知の惑星も含め、太陽系内を移動するほぼすべての物体を検出するだろう。

「ルビンは太陽系の地図を作成し、その形成と進化を理解する上でまさに革命的な成果となるだろう」とユリッチ氏は言う。

結果として生じる大量のデータを処理するには、特別なデータセンターが必要になります。科学者たちは、観測所が毎晩約 20 テラバイトのデータを生成すると見積もっており、10 年間の調査で合計約 60 ペタバイトになります。これは印刷ページに換算すると 30 兆ページ分に相当します。

オックスフォード大学の天体物理学者スティーブン・スマート氏が、英国における結果のフィルタリングの取り組みを主導しており、他の6つのデータセンター（チリに1つ、ヨーロッパに2つ、米国に3つ）もデータの氾濫に対処する準備を進めている。

通常、天文学者と宇宙科学者の国際チームは、世界最大の望遠鏡で時間を予約し、興味のある特定の天体や現象を観測します。しかし、ヴェラ・C・ルビン天文台は、数日ごとに南の空全体を深く観測し、そのデータを重要な結果に絞り込むことができる科学者のネットワークに提供することで、異なるアプローチを開拓します。

たとえば、ノースカロライナ大学チャペルヒル校の天文学者イゴール・アンドレオーニは、数日間で明るさが変化する変光星を検出するためにデータを使用する予定です。天文学者は、特定の期間にわたって予測可能な明るさで脈動する特定のタイプの変光星を特定しており、それらを天体距離を測定するための「標準光源」として使用できます。

アンドレオーニ氏は「巨大な星の死を告げる爆発、コンパクトな天体の衝突、ブラックホールによって引き裂かれる星、そしてあらゆる種類の宇宙のドラマ」を目撃したいと願っている。「宇宙は非常にダイナミックな場所であり、私たちはそこからまだ学ぶべきことがたくさんあります。」

カリフォルニア州バークレー大学の天体物理学者ラファエラ・マルグッティ氏は、同じデータストリームを使用して、数時間かそれ以下しか見えない可能性のある「一時的な」天文現象を探索する予定だ。たとえば、中性子星の合体によって発せられる特徴的な光の閃光は、科学者が合体中に起こった核プロセスを正確に特定するのに役立つ可能性がある。

「宇宙は、ほとんど静止しています。どんな時間スケールでも進化します」とマルグッティ氏は言う。「私たちは今、時間とともに進化する空の地図を作成できる立場にあります。」

リード画像: Rubin Obs/NSF/AURA

• トム・メトカーフ

  投稿日 2024年9月10日

  トム・メトカーフはロンドンを拠点とする科学ジャーナリストで、主に宇宙、エネルギー、考古学、地球、海洋について執筆しています。 サイエンティフィック・アメリカン、ナショナルジオグラフィック、ライブサイエンス、NBCニュース、BBCニュース、 その他。

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