この革新的な新しい観測所は、脅威となる小惑星や何百万もの銀河を発見するだろう

普通の観察者は、夜空を静止したものとして思い描くかもしれません。例えば、オリオン座や北斗七星を構成する星々を眺めるとき、私たちの眺めは祖父母、あるいは 彼らの 光害の悪化は別として、祖父母の世代もその光景を目にしたはずだ。しかし、この一見変化がないというのは錯覚だ。

天文学者が空を詳しく観察すると、無数の「一時的な」現象が明らかになる。変光星と呼ばれる明るさが変化する星は、明るくなったり暗くなったりする。超新星が突然現れては徐々に消えていく。小惑星のように肉眼では見えないほど暗い何千もの物体が空を着実に動いている。現在、これらの変化する物体を追跡するために特別に設計された新しい望遠鏡が、宇宙で起こっている動的なプロセスのこれまでで最も鮮明な画像を天文学者に提供しようとしている。同時に、この望遠鏡は、暗黒物質や暗黒エネルギーなど、宇宙の目に見えない要素に関する新しい洞察をもたらすと期待されている。

チリ北部の山頂に完成間近のヴェラ・C・ルビン天文台は、巨大でありながら驚くほど機敏な望遠鏡を備えている。直径28フィートの主鏡と3.2ギガピクセルのカメラを備えたこの望遠鏡は、夜ごとに空を横切ってスキャンし、15秒間の露出ごとにわずか5秒で位置を変える。視野が広く（満月40個分に相当）、素早く移動できるため、この望遠鏡は3日ごとに目に見える空全体をスキャンする。計画されている10年間の運用期間中、この望遠鏡はその緯度から見えるすべてのものを約800回撮影し、その間に視界に飛び込んできたり、視界から消えたり、位置が変わったりしたものすべてにフラグを立てる。

「すべてが大きいのです」と、天文台の運用責任者ロバート・ブラムは言う。望遠鏡は重いため慣性が大きく、移動後は新しい位置に素早く落ち着くと彼は説明する。「移動、落ち着かせ、露出のプロセス全体でコンマ数秒の節約について常に話し合っています」と、アリゾナ州にある国立科学財団国立光赤外線天文学研究所の天文学者でもあるブラムは言う。「観測プログラムの各要素でコンマ数秒の節約が、10年かけて実際に大きな違いを生む可能性があるからです」

望遠鏡の心臓部には世界最大のデジタルカメラが搭載されており、小型車ほどの大きさで、重さは約6,600ポンド（約3,200キログラム）ある。このカメラと望遠鏡の光学系を合わせると、15マイル（約24キロ）離れたゴルフボール大の物体、つまり月面にあるホワイトハウスほどの大きさの物体を観測できるほどの分解能を持つことになる。カリフォルニア州のSLAC国立加速器研究所で製作されたこのカメラは、今春ボーイング747貨物機でチリに輸送され、5月16日に天文台に到着した。主鏡はアリゾナ大学ツーソン校の鏡研究所で製作され、2019年にチリに輸送されて天文台に設置された。19億ドル（約1900億円）をかけたこの施設は、来年初めに運用を開始する予定である。

画像の記録は最初のステップに過ぎません。特定の空の部分が撮影されるたびに、コンピューター アルゴリズムが、同じ部分が以前に撮影されたときの様子と自動的に比較し、変化があった部分にフラグを立てます。

「毎晩、明るさや位置が変化するものが1000万個ほど見られます」とシアトルのワシントン大学の天文学者マリオ・ユリッチは言う。「その1000万個の中から、追跡する価値があると思われるものを数個選びたいのです」。ユリッチの説明によると、カメラは年間600万ギガバイト以上のデータを記録するため、そのプロセスは高度に自動化されるという。研究者たちは、最終的に膨大な量のデータをふるいにかけるアルゴリズムをまだ開発中だ。「 [the observatory] 「2025年に開始されると、最も興味深いオブジェクトを見つけるための最良のアルゴリズムを見つけ出すためのゴールドラッシュになるでしょう」とユリッチ氏は言う。「だから、それはとても楽しいでしょう。」

ルービン天文台は、これまで知られていなかった小惑星を何百万個も発見すると期待されている。小惑星とは、数十億年にわたって太陽の周りを回っているが、太陽光をほんのわずかしか反射しないため発見されなかった小さな岩石の天体である。ユリッチ氏によると、この天文台は、ビー玉大から直径数百マイルに及ぶものまで、約 500 万個の小惑星を発見することになるという。

特に興味深いのは、2017年に太陽系をすり抜けた葉巻型の恒星間天体「オウムアムア」のような天体だ。このような天体が発見されれば、数時間以内に天文学界に警報が送られ、他の望遠鏡でその天体にズームインできるとユリッチ氏は言う。「ルービンはこうした天体を早期に発見できるので、数日や数週間ではなく、数か月かけて調査できることになります」。十分なリードタイムがあれば、欧州宇宙機関が提案しているコメットインターセプターなどの宇宙ミッションでその天体にランデブーし、より詳しく調査できるだろう。

小惑星の追跡は、惑星防衛にも不可欠だ。現在、天文学者が把握している潜在的に危険な小惑星は、地球に衝突すれば大陸全体に被害をもたらすほどの大きさで、地球に接近して飛来する小惑星の約 40 パーセントにすぎないと、ジュリッチ氏は言う。ルービン氏のおかげで、天文学者はそのような小惑星の最大 80 パーセントを検出できるようになるはずだ。「これは、私たち全員が発見したくないと思っている発見の 1 つです」と同氏は言う。「しかし、そのような小惑星があるなら、40 年か 50 年先に発見したいというのが私たちの考えです。そうすれば、その小惑星をどうやって逸らすかを考えるのに十分な時間があるからです」

ルービン天文台プロモーションビデオ

さらに遠くでは、ルービンは何百万もの銀河を撮影し、超新星と呼ばれる爆発する星が見られる銀河にフラグを立てます。超新星は天文学者にとって非常に有用です。爆発する星の物理的特性を利用して、そのホスト銀河までの距離を計算できるからです。これにより、研究者は宇宙の 3D マップを作成できます。この銀河の分布を研究することで、銀河や銀河団をまとめている未知の物質である暗黒物質の豊富さと分布に関する手がかりが得られます。暗黒物質は重力とともに、宇宙の進化を形作ってきました。

このような 3D マップにより、科学者はダーク エネルギーの影響を研究することもできます。ダーク エネルギーは、宇宙の膨張だけでなく加速も引き起こしていると考えられる謎の力です。銀河の分布を正確にマッピングすることで、ダーク エネルギーの特性を突き止めるのに役立ちます、とトロント大学の天文学者で、ダーク エネルギー サイエンス コラボレーションの広報担当者である Renée Hložek 氏は言います。このチームは、ルービンのデータを使用してこの謎の力を研究する予定です。「ルービンにより、ダーク エネルギーがどのようなものであるかについて、さまざまなモデルをテストできます」と Hložek 氏は言います。「時間とともに変化していますか? 空間的に変化していますか? ルービンのデータを使用して、これらのアイデアを実際にテストできます。これは非常にエキサイティングです。」

この観測所はもともと大型シノプティック・サーベイ望遠鏡と呼ばれていたが、1960年代から70年代にかけて銀河の回転速度の先駆的な測定を行い、暗黒物質の存在の最も強力な証拠を示したアメリカの天文学者、ヴェラ・C・ルービンに敬意を表して2019年に改名された。観測所をルービンにちなんで命名するという決定は、「歴史的に過小評価されてきたとも言われるこの分野における彼女の貢献を真に称えるものです」とフロジェク氏は言う。