「ブラックホール天文学」という世界

　本を出しました（2016年１月刊行）。今回の本は、一般向けではなくて、大学に入って天文学の研究を始めようとしている学部～大学院学生向けの教科書『ブラックホール天文学』（日本評論社）です。

　本書のテーマは、「宇宙のエンジン：ブラックホール」です。ブラックホールは宇宙に多大なエネルギーを「供給する」エンジンということです。「吸い取る」ではなく「供給する」です。これは「ブラックホールとは、何でも吸い込む怖い穴」という常識に反しますね。なぜそういうことになるのでしょうか？　それが本書のテーマです。

　理屈は難しいのでここには記しませんが、ただ、「ものごとには両面がある」

という「人生の知恵」のようなものがここでも通用する、とだけコメントしておきましょう。「頼りがいがある人」と思ったら、じつは「自己主張の強いだけの人」だったとか、「優柔不断でいらいらさせる人」と思ったら、「いろいろな立場を理解し面倒みてくれる苦労人」であったとか、そのように人を多面的にとらえる智恵に通じるものがあります。

　さて、私は本を書くとき、とくに理系の難しい本を書くとき、できる限り身近な例にたとえて解説するように心がけています（まだまだ未熟ですが）。すると、天体現象においても、人間社会と共通することが見えてきます。三角関係が好例です。人間社会で三角関係は不安定の象徴ですが、三つの星の集まりもやはり不安定です。互いに同じ距離を保ちながら回転しているうちはいいのですが、中の二つの星が接近するとバランスが崩れ、一気に破滅に向かいます。３つ以上の星の集まりは不安定で長続きしないのです。

  しかし、太陽の周りを多くの惑星が何十億年も周り続けています。不思議です。じつに不思議です。それだから地球上で生命が生まれ、進化し、私たちがここにいるのですが、やっぱり不思議です。そう思いませんか？

（嶺重　慎）

『ブラックホール天文学』（日本評論社）

ズルタナイト

制御担当の木野です。

少々前の話ですが正月に実家に帰った折、母親から中東／地中海方面へ船旅に行ったとの土産話とともに、寄港したトルコの怪しい?店にあった「ズルタナイト」という宝石を買ってきたと見せてくれました。オスマン・トルコ帝国の君主であるスルタンにちなんで名付けられた石で、面白いことに照らす光によって色が変わるのだとか。実際、太陽光と蛍光灯の下で比べてみたところ明らかに違う色に見えます(下写真)。きっと特定の波長だけ光を吸収してるんだろうなどと適当な説明をしていたら、じゃあ測定してきてよってことに・・・

そのズルタナイトを京都に持ち帰り、波長ごとの透過率を測ってみたのが下のグラフ。深い吸収帯が複数あって見事なまでにデコボコ。全体の傾向としては短波長(グラフの左側)ほと吸収が大きく、長波長(同右側)は透過しやすいので、太陽光のように波長に対して滑らかな強度分布を持つ光をあてると赤色っぽい色に見えます。

一方、蛍光灯の光は緑色の成分が波長546nm(水銀の輝線)に集中しています。ズルタナイトはこの波長の光をほとんど吸収せずに透過するので、緑色の光が強いまま残ります。

今回の測定対象は鉱物でしたが、天体の観測でも望遠鏡で集めた光を波長ごとに分解して強度を調べます(分光観測と言います)。ただの一点にしか見えない星でも分光することで、表面の温度や含まれている物質、天体の運動速度などがわかります。天文に関するニュースや新聞記事などでは天体を見たままに写した撮像データ(要するに天体写真)が良く使われます。理解のしやすさや見た目の華やかさの点から選ばれているのだと思いますが、実は観測の半分くらいを分光観測が占めていて、天文学者はグラフや数値をこねくり回して天体の性質を調べているのです。

3.8m望遠鏡にもたくさんの分光器が取り付けられる予定で、既に他の望遠鏡で観測を行っている可視光面分光装置や高速測光分光器を移設するとともに、可視光高分散分光器・近赤外線測光分光器の開発も計画されています。3.8m望遠鏡は国内で最大口径の望遠鏡になるので、これまでより多くの光を集められます。光の量が多ければ波長を細かく分けて分光観測ができるので、星の性質を更に詳しく解明できるようになると期待しています。

太陽光(左上)と蛍光灯(左下)の光で撮影したズルタナイト。右のグラフは波長ごとの透過率。左側が短波長(青い光)で右が長波長(赤い光)。

光源の種類によって色が大きく変わる宝石は、ズルタナイトの他にも6月の誕生石であるアレキサンドライトが有名です。

信長のえらさは、桶狭間の奇跡で悦に入らず、地道に戦って勝ったこと

リーダの長田です。

今年のNHKの大河ドラマ「真田丸」は視聴率がなかなか好調だとか。今週は、どんどん進んで本能寺の変の後の真田家となるのでしょう。

さて、「信長のえらさは、この若いころの奇跡ともいうべき襲撃とその勝利を、ついに生涯みずから模倣しなかったことである。古今の名将といわれる人たちは、自分が成功した型をその後も繰りかえすのだが、信長にかぎっては、ナポレオンがそうであったように、敵に倍する兵力と火力が集まるまで兵を動かさなかった。勝つべくして勝った。信長自身、桶狭間は奇跡だと思っていたのである。」

「独創家たらんとする空虚で陥穽に充ちた企図などに、彼は悩まされたことはなかった。模倣は独創の母である。唯一人のほんとうの母親である。二人を引き離してしまったのは、ほんの近代の趣味にすぎない。模倣してみないで、どうして模倣できぬものに出会えようか。僕は他人の歌を模倣する。他人の歌は僕の肉声の上に乗る他はあるまい。してみれば、僕が他人の歌を上手に模倣すればするほど、僕は僕自身のかけがえのない歌を模倣するに至る。」

「プロの天文学者は、晴れていれば夜な夜な観測していると思われているらしい。だが、一般には」のコピペどころではなく、こんなにまで模倣してしまうと、「一人殺せば犯罪者だが、たくさん殺してしまえばこっちのもの One murder makes a villain. Millions, a hero.」の世界かと思いますが、正直に引用元を書くと、司馬遼太郎の絶筆となった「街道をゆく 43 濃尾参州記」と小林秀雄の「モオツァルト」を勝手につなげたものです。

自分がこれまでやってきたことを繰り返すよりは、他に範を求めその模倣をすることですぐれた仕事をすることも重要だなあと最近思っています。私は、いちばん最初に書いた論文から、赤外線の偏光観測をやってこんなに目覚ましい結果が出ましたよ、とやるのを繰り返して来ました。が、ここのところ、銀河系の星間空間の磁場の研究論文を院生の人と書こうとしていまして、そこでは、これまでの他の人の仕事をうまく模倣しつつ、実は、それらでは全くうまく行っていなかったところを地道に改善して、私たち独自の素晴らしい結果を出そうと考えています。

銀河系の渦巻に沿って磁場の磁力線が巻いていて、それによる赤外線の偏光が見られる、ということはすでに先達の研究からわかって来ています。ところが、私たちから銀河系の中心までを見わたすと、なんと、2/3あたりまでの距離とその向こう1/3ほどでは磁場の方向が少し違っているみたいなのです！

この3.8m望遠鏡でも、先日京都に来て講演してくださったルイス台長が率いる、分割鏡の大先輩ハワイの10m ケック望遠鏡などの模倣をしっかりとやって、私たち独自の素晴らしい成果につなげたいなあと考える今日この頃です。

　私の書いた1983年の最初の論文の図に、日本語の説明を加えたりしたもの。奇跡とも言えるようなとても幸運な観測で出た結果で、数十の論文に引用されたんだと、かつて自慢していたものです。

君はブラックホールの瞬きを見たか？

いやー、うちの大学院生・木邑真理子さんがやってくれちゃいました！

何をやってくれたかってーと、ブラックホールですよ、ブラックホール！

ブラックホールが目で見えるって論文を、今年早々、1月7日発売の雑誌

Nature に出してくれました！

あ、興奮して申し遅れました、広報担当の野上です。

馬鹿言っちゃいけない、ブラックホールは光さえ出てこられないから黒い穴・ブラックホールちゃいますのん？と思ったあなた！

そのとーり！あなたは正しい。

じゃあ何を観測したかというと、ブラックホールにものが落ち込むときに、瞬くがごとく、あるいは断末魔の叫び声を上げるがごとく、バタバタと明るさを変化させます。これを観測しました。ブラックホールのすぐ近くというのは、ものすごい重力がかかり、温度が1千万度以上にもなるような、異常な空間になっています。こんな高温の物質が出す光はＸ線、もしくはガンマ線と相場が決まっていて、実際ブラックホール(近傍領域)の知見の多くはＸ線での観測によって得られてきました。このバタバタもＸ線ではこれまでに観測例があり、理論的にも、やたらと大量にものが落ち込んで、ある一定の条件を満たしたときのみ起こりうる現象だろうと理解されてきました。

しかし今回、ブラックホール連星はくちょう座V404星が26年ぶりに明るくなったということで、京大のグループが世界中に観測を呼びかけ、アマチュアも含む多くの方が可視光での観測に参加してくれました。最終的に、26カ国に及ぶ35本の望遠鏡での観測になりました。もちろんＸ線での観測も、これは我々の呼びかけに応じて行われたというわけではありませんが、行われました。

  そのデータを突き合わせて解析したところ、以下のことなどが観測的に明らかになりました。

1)Ｘ線でも可視光でも様々な時間尺度で様々な振幅で明るさの変動が観測される。

2)Ｘ線での変動が、ほぼ同じような形で、しかし約1分遅れで可視光で観測される。

3)これまでＸ線でしか観測されたことのない、数分から数時間の時間尺度で繰り返される変動現象が、可視光で観測される。

4)その繰り返し変動は、それほどたくさんものが落ち込んでいない(これまで考えられていた量の10分の1以下の)ときでも起こる。

  特に2)3)のことは、ブラックホール周辺でどのようなことが起こっているのか、可視光でもきちんと観測できることを示しています。また4)のことは、ブラックホールはとかく大量のものが落ち込むときに変なことが起こる、と考えられてきたのですが、そんなに極端なときでなくてもやっぱりブラックホールは変な天体であるという、研究者にある種の意識改革を促すことでした。

まあ物理的なことはさておき、今回のブラックホールの瞬き(あるいはブラックホールに落ち込むものの断末魔の叫び)は、目で見える光で11等くらいの明るさの時にも観測されました。研究データとしては、CCDカメラで写真を撮ってその明るさをデジタルに測って記録する必要がありますが、これは20cmくらいの口径の望遠鏡を使えば、まさに「目で見る」ことができる明るさです。実際、目で見た！という観測者の報告が観測者のメーリングリスト上に流れたりもしました。

ブラックホール天体は数が少なく、またこのように明るくなることはとても稀(ブラックホール連星がこんなにきちんと観測できるほど明るくなったのは、全ての天体を合わせても10年ぶり)なのですが、次の機会には是非皆さんも見る、あるいは観測することにトライしてください。

その時には我らが3.8m望遠鏡も、ブラックホールの謎を解明すべくガンガン観測しているはずです。

  最後に、ブラックホールの瞬きがわかりやすいように、CCD画像をつなげた動画へのリンクを付けておきます。雑誌NatureのHPで公開されているものです。

http://www.nature.com/nature/journal/v529/n7584/fig_tab/nature16452_SV1.html

また、この成果はたくさん新聞、ニュース、web上の記事で取り上げられましたが、その中で京大の広報のHPへのリンクは以下のものです。

http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research/research_results/2015/160107_1.html

木邑さん自身のHPでも解説記事を掲載しています。

http://www.kusastro.kyoto-u.ac.jp/~mkimura/v404cyg.html

                                                         Illstration: 小野英理

西村有二さんを偲ぶ 2015年12月23日

　今年を振り返ると、5月8日に西村製作所の社長の西村有二さんが突然亡くなられるという悲しいできごとがありました。享年68歳でした。西村さんとは古い付き合いで、追悼文を書くつもりで、写真を集めたりして、準備をしていたのですが、筆不精のため半年以上たってしまいました。ブログの順番がまわってきたのを良いきっかけとして、少し西村さんの思い出を書きたいと思います。

　西村さんと初めてお会いしたのは、私が愛知教育大に就職したばかりの頃、1981年だったと思います。愛知教育大には屋上に西村製作所製の４０ｃｍ反射望遠鏡があり、望遠鏡の修理やメンテのために、西村さんがちょくちょく愛知教育大に来ておられました。当時は私はまだ26歳。西村さんも34歳くらい。西村製作所は京都に会社があり、私も京大から就職したばかり、ということで、親しくお話してくださいました。あるとき、望遠鏡が動かないので困り果てて、西村さんにすぐに電話しました、「とにかく困っています。すぐに来てくれませんか？」。西村さんは京都からはるばる車をぶっ飛ばして来てくださいました。しばらく屋上ドーム内の望遠鏡をチェックされておられた西村さんは、突然、「先生、コンセントが抜けてますやん！」コンセントをつなぐと望遠鏡は見事に動き出したのです。「いやー、大変助かりました。何せ私は理論家なもので、、、、」こんなことがあっても西村さんは不平の一言も言わず、その後も何度も愛知教育大に来て助けてくださいました。

　その後、1991年に私は国立天文台に移り、「ようこう」衛星によるスペース太陽観測にかかわるようになりましたので、仕事の面で西村さんと直接お話することはなかったかと思います。しかし、西村さんとは色んなところでお会いしていた記憶があります。それが天文学会なのか、京大なのか、国立天文台なのか、今となっては記憶はあやふやですが。いつもにこにこ、「柴田センセ、元気にやってますか？」という感じで親しく話かけてくださるのです。まるで先輩後輩の間柄のように。

実際、私が京大時代（その後も）お世話になった先生方は、みな西村さんとは親しい間柄でした。それもそのはず、現在花山天文台にある大陽館の70ｃｍシーロスタット（1961年）は西村製作所製、飛騨天文台の太陽磁場活動望遠鏡（SMART）（2003年）も西村製作所製なのです。今、ペルーにあるフレア監視望遠鏡（FMT）（1992年に飛騨天文台に導入、2010年にペルー・イカ大学に移設）も、西村製作所製です。

実は、西村有二さんのお父さんの西村繁次郎さんは、花山天文台の旧職員だったことがあります（「花山天文台70年の歩み」p.68）。西村製作所の沿革を見ますと、

「1926年 (大正15年) 国産第１号反射望遠鏡を製作、京都大学に納入。」

とあり、また、冨田良雄・久保田諄著「中村要と反射望遠鏡」p.148 には、

「（中村要は）1930年秋には神戸の射場のために口径19ｃｍ焦点距離224ｃｍの対物レンズを製作。西村製作所の作った赤道儀に搭載した。」

とあります。レンズ・鏡磨きの伝説の名人、中村要（当時、花山天文台助手）が作ったレンズや鏡を用いて西村製作所が望遠鏡を完成させ、アマチュア天文家に普及していた様子がうかがわれます。実際、インターネットで調べてみると、

http://www.astrophotoclub.com/nakamurakaname/nakamurakaname.htm

「中村（要）は300面近い鏡を製作し、西村製作所や五藤光学研究所の望遠鏡に取り付けて安価で高性能の反射望遠鏡を広くアマチュアに普及させた功績は大きいと言えるだろう。1926年に西村製作所(西村繁次郎)は京都大学へ国産第１号反射望遠鏡を製作納入している。」（「中村要と反射望遠鏡」加藤保美氏）

とのことです。京大花山・飛騨天文台が西村製作所とともに発展し、さらにまた、アマチュア天文学の発祥の地と言われる花山天文台におけるアマチュア天文家の育成にも、西村製作所が大きな役割を果たしてきたことがわかります。

　こういう西村製作所と京大天文台の間の親密な歴史は、実は最近になって知ったのですが、西村有二さんが私にとってまるで先輩か兄のように親しくしてくださったのは、こういう歴史のおかげだったのだと思います。

　私が京大花山天文台の台長になってからも、飛騨天文台や花山天文台の望遠鏡がトラブルになったときは、いつもすぐに西村さんに電話して助けていただいていました。いつだったか、夜の１０時頃、花山天文台での観望会後に本館ドームのスリットが閉まらなくなったときも、急いで西村さんに電話しましたら、真夜中にもかかわらず、すぐに関さんと一緒に花山天文台に来てくださり、応急処置をしてスリットを閉めてくださいました。スリットが閉まらないと、雨が降ったら望遠鏡は台無しになりますから、このときほど感謝したことはありません。

　近年も、京大天文台の関わるあらゆる事業、ペルー、サウジアラビア、飛騨、岡山、そしてNPO花山星空ネットワーク、野外コンサート、宇宙落語会に至るまで、西村有二さんからはいつも暖かいアドバイスやご支援をいただいていましたので、西村さんの急逝は、本当にショックでした。返す返すも残念でなりません。

ご冥福をお祈りします。

柴田　一成

2011年12月20日、花山天文台忘年会の折。後列左から3人目が西村有二さん

マイヨール博士の言葉

  プロマネの栗田です。

  2015年11月12日に京都賞のワークショップに参加してきました。今年の京都賞基礎科学部門の受賞者は初めて太陽型恒星のまわりを公転する系外惑星を発見したスイスの天文学者ミシェル·マイヨール（Michel Mayor）博士でした。

  博士が惑星を検出した方法はドップラー法と呼ばれる方法で、惑星の引力によってゆすられる星の光のズレを検出するというものです。このズレとは、通り過ぎるサイレンの音色が変わるのと同じ原理で、惑星をもつ星が観測者に対して前後に動くとその変化が光の色の変化として現れるというものです。しかし、惑星は星に比べてとても軽いので、星の動きもとても小さいのです。博士らは秒速数十メートルの動きを検出できるような分光器（HARPS ELODIE）を仲間と開発しました。光の速さは秒速30万キロメートルですから、1千万分の1の変化を検出できるというとてつもない装置です。例えば、東京都の人口がひとり増えたか減ったかを感じることができるということです。すごいですね！

  この写真はワークショップの会場の廊下に博士の経歴を紹介するために飾られたもののうちの一枚です。美しい星空と博士らが実際に観測に使った望遠鏡が映っています。その写真によせられた言葉が印象的でしたので最後にそれを記したいと思います。

 「正直で親切、他者を尊重できる人を尊敬する。HARPSの開発が成功したのも、メンバー全員が前向きで互いに好意的だったからだ」

系外惑星の紅葉を見よう

　観測装置担当の山本です。

　2015年11月下旬です。紅葉真っ盛り、ですね。あくまで暦の上では、ですが。京都に移ってまだ2年目なので、休日には新鮮な思いで京都の秋を満喫しています。
しかし今年は紅葉狩りに出かけても「一面の赤黄色」と言う事は無く、十分色づいた樹もあれば、まだまだ青々とした樹もあり、かと思えば既に葉がすべて散ってしまっている樹もあり、まばらな、ばらばらな紅葉風景です。

東福寺

　今年は比較的暖冬で、昼夜の寒暖の差があまりないのが原因らしく、確かに昨年は底冷えするような夜が多かった記憶がありますが、今年はまだコタツも出さず、朝布団から抜け出るのも比較的容易な気がしています。

　ところで、ここまで紅葉、紅葉と書いてきましたが、皆さんはどう読まれたでしょうか？
私は「秋になって葉の色が変わること」を、こうよう、そうした樹木の内特定のものを、もみじ、と呼ぶのだと思っていました。しかし、葉の色が変わる、と言う現象そのものを「もみつ」と呼び、時代が下って「もみぢ」と変化してきたようですね。「もみぢ」を見せる典型的なカエデを特に「もみぢ」と呼ぶのも全く間違いというわけではないですが、あくまで狭義の意味だったようです。また「こうよう」も「紅葉」だけでなく「黄葉」と書いたりもするようで、上手いものだなぁ、と思いました。

　さて、なぜ紅葉は紅葉するのでしょう？ もともと、植物の葉が緑色なのは光合成を行う葉緑素（クロロフィル）が緑色を強く反射しているからです。日照時間が短くなり光合成が十分行えないようになってくると、葉緑素を分解して吸収・回収するそうです。そうして緑色の反射がなくなるのですが、実は植物にとっては赤い光(波長0.75um-1.1um)も不要で、葉緑素は(赤外線に近い)赤い光も反射しています。それを補助する他の色素(アントシアン(赤)やカロテノイド(黄))もあり、これらの色素は葉緑素が分解されたあとも残るため、赤や黄色に色づくわけです。

　天文と関係の無い時節の挨拶のような話に思われたかも知れませんが、実は天文学の最先端、太陽系外惑星、そして地球外生命探査に関わる話題なのです。
植物というと緑色をイメージすると思いますが、上で紹介したように実は、植物は赤い色も一年中反射している、つまり赤く光っているのです。
我々が開発している系外惑星撮像装置ではまだ難しいですが、将来的には太陽系外惑星の表面がどのような色をしているかが観測出来るようになります。そのとき、惑星表面の大まかな情報は見分けることが出来るようになります。つまりそこが海であるのか、土・沙漠のような地形なのかが、色から分かります。他の波長に比べて強く赤く光っている惑星があったら、そこには地球の植物とよく似た生物が居る、と判断しても良いかも知れません。

　次の紅葉シーズンは半年か、およそ一年経てばやってきます。出来るだけはやく、地球以外の惑星の紅葉を発見出来るよう、頑張って開発を進めていきます！