広視野面分光観測で銀河を分析

　研究員の松林です。

　私は3.8m新望遠鏡に搭載する面分光観測装置を開発しています。面分光とは、昔から行われているスリット分光とは異なり、 正方形に近い視野で場所ごとの分光データ(色ごとの光の強度)を得る観測手法です。スリット分光と異なり、観測天体をスリットに載せる手順を省くことがで きるので、突然明るくなった天体の分光観測をすぐに開始することができます。また、面分光は銀河などの広がった天体を詳しく調べるのに非常に強力です。

　今週私は、中国の雲南省麗江で行われている研究会「広視野面分光観測で銀河を分析」に参加しています。過去の面分光観測データから何が分かったのか、今後どんな面分光観測が予定されていて何を明らかにするか、について講演と議論が活発に行われています (写真)。私も現在開発中の3.8m望遠鏡用面分光装置を紹介するポスター発表を行いました。

 

　この分野はヨーロッパの研究者が非常に得意にしているところであり、興味深い講演が多く大変勉強になりました。開催国の中国の研究者からも多くの講演があり、 活気を感じました。一方で日本からの参加者はたったの2人で、いまいち存在感を示せていないように感じました。日本からも重要な観測結果が出せるよう、私 たちが開発中の観測装置が少しでも良くなるよう、最大限の努力をしていきたいです。

 

 

 

 

めっちゃ優秀な同級生

　プロジェクトリーダの長田です。
　私たちは京都大学　大学院理学研究科の物理学・宇宙物理学専攻（「京大理学部の宇宙物理」と言えば簡単だけど、正式名称の方はちょっとした早口言葉ですね）に属しています。物性物理を研究しているグループにも、めざましい研究成果をあげている人たちがいますが、その中で前野悦輝教授は超伝導の研究をしています。最近も面白い結果を出して、新聞発表をしていました。

　彼らは、ルテニウム酸化物という物質を冷却して超伝導状態にしています。ルテニウム酸化物はとても注目されている物質で、その理由の一つとして、超伝導の教科書に書いてあるクーパー対（つい）の電子のスピンがプラスマイナスで合計ゼロというのではなくて、ルテニウム酸化物では同じ向きのスピンの電子がペアを組んで合計1という値になっているのではないかと考える証拠がいくつもあるそうです。今回は、超伝導から普通の電気抵抗を持つ状態に変化する際の様子（相転移とよばれる）を調べて、それが過冷却や過熱をともなう「一次相転移」という現象であると突きとめたとのことです。
   超伝導状態のルテニウム酸化物に磁場を掛けて、磁場の強度を高めていくと、過冷却や過熱がなくてエントロピーが連続変化する「二次相転移」ではなく、一次相転移で急激に超伝導が壊れることを見つけたのです。京大のホームページ
<http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/news_data/h/h1/news6/2012/130215_2.htm>
によると、
「今後の超伝導の基礎研究において重要な意味を持っているだけでなく、超伝導の導電線などへの応用に関しても有用な指針を与えると考えられます」とのことです。
   こういう、教科書に書いてあることがガラガラと崩れる可能性のあるようなテーマを研究していきたいものです。
　
    と、以上長々と書いてきましたが、実はこの前野教授は大学時代の同級生で、米国カリフォルニア大で博士号取得後、広島大助教授などを経て京大に戻って来た人です。
センダンは双葉より・・・の言葉通り昔からめっちゃ優秀でしたが、お茶目<http://www.ss.scphys.kyoto-u.ac.jp/elementouch/index.html>でもありました。

　 蛇足を加えて、数学専攻の三輪哲二教授から聞いた話です。
こうやって、ある人のことをめっちゃ優秀と言い切ってしまうと、ああ、その人は天才なんだと、それでわかった気になって思考停止に陥るというのです。
   ガウスが小学生だったとき、算数の先生が、生徒に計算をさせておいて一休みしようと思い、1から100までの数をすべて足すといくつになるかという問題を出したという逸話があります（真偽は不明）。
　 しかしガウスはたちどころに等差数列の和を求める式を考え出して答えてしまったといいます。ああ、さすが天才なんだなあ、でおしまい。
   しかし、本当にそうなんだろうか、ガウスって足し算や掛け算を習った後で、数の演算が楽しくって日頃からいろいろと数をこねくり回して遊んでいたのではないだろうか、と三輪先生は言うのです。
   だからこそ、先生がそういう問題を出した時にたちどころに答えが出せた、天才って私たちが片づけてしまうのは、実は、日頃から楽しんでいる人の才能のことなのじゃないだろうか・・・。
   確かに、これを楽しむ者に如かず、と言いますよね。

（前回のブログで「さらに私の思いはさまよって、益川さんが『ぼくはクラシックばかり聴いている』と言ってらしたことから演奏にも基本が大事・・・と流れていきました、それについてはまたいつか書きましょう。」としました<http://sarif-report.blogspot.jp/2012/11/20121113-httpwww.html>が、それはあまりに脇道にそれるので、どうぞ私のページ<http://www.kusastro.kyoto-u.ac.jp/~nagata/mehe.htm>でお読みください。)

インドネシアに行ってきました！

　インドネシアのバンドンに行ってきました。ジャワ島の中、ジャカルタの南東およそ200kmの位置にある人口250万人の街です。なぜバンドンかといいますと、ここにはインドネシアで唯一の天文学を学べる大学、バンドン工科大学があるからなのです。
 

　京大宇宙物理学教室とバンドン工科大学の天文学教室との間には、長い交流の歴史があります。名誉教授の小暮先生がその道を開かれて、かつては毎年のように留学生を受け入れていました。その多くは、現在、バンドン工科大学でスタッフとしてがんばっています。私自身、今まで二人の留学生を受け入れました。今回のインドネシア訪問は、元留学生の「帰国後の研究指導」が主目的でしたが、それだけでなく、2005年にバリ島で国際天文学連合のアジア太平洋地域会議を共同主催したときの仲間達に再会することも、楽しみの1つでありました。

　現在、インドネシアは経済発展がめざましく、今が、政府からお金を引き出すチャンスとばかりに、古い望遠鏡を更新しよう、できれば中口径の望遠鏡にしたいと検討が始まっています。設置場所の候補は西ティモール。ティモールというと、最近インドネシアから独立したところ、治安は大丈夫かとお思いの方がおられるかもしれませんが、それは東ティモールのこと。西ティモールはインドネシア国内で治安に問題なく、雨期の3ヶ月を除き乾燥していて晴天率も高いということで、何度もサイト調査にでかけたと聞きました。

　さて、どんな望遠鏡をつくるのか、検討中だそうですが、われわれの3.8m望遠鏡にはとても興味があると伺いました。比較的安価に高性能のものができるなら、そのコピーでいいから欲しいと冗談のように言っておられます。どこまで本気かわかりませんが、実現するなら、われわれの技術が海を越えて、遠くインドネシアの地で花咲くことになります。まだまだ夢の話ですが、応援したいと思います。

 

嶺重　慎

                              
　　　　　　　　　　　　　　　　バンドン工科大学のスタッフらと共に記念撮影

  
                                        

                                          

2013/3/4

制御担当の木野です。

2月に京都大学に移ってきました。
もとの名古屋大学ではセグメント鏡の精度を調べる測定器を担当していました。
こちらは順調に開発が済んだので、次は望遠鏡(特に主鏡)の制御システムの開発を担当します。
新天地に移って本格的に活動開始! と言いたいところですが、まずは実験開発の環境整備からですね…

3.8m望遠鏡は18枚の鏡を使って星の光を集めます。
1枚の大きな鏡に比べて作るのが簡単なのですが、18枚に分かれた鏡を望遠鏡の上で正確に並べなおす必要があります。
このとき、鏡の高さ・傾きがそろっていないと星の像が歪んでしまいます。
どれぐらいの精度でそろえたら良いかというと、隣の鏡との段差が0.1ミクロン＝0.0001ミリメート以下。

この時期、憂鬱な人も多いスギ花粉は直径が約30ミクロン。
食中毒の原因になる大腸菌のO-157の長さは約4ミクロン。
インフルエンザウィルスが0.1ミクロン。

鏡の高さがインフルエンザウィルス1個分ちがっていたら星像が歪んでしまいます。
直径3.8m鏡をインフルエンザウィルス1個分の精度できれいな面にそろえる。
広大な宇宙の観測には、こんな細かな技術が必要なのです。

異分野交流

プロマネの栗田です。今日は二つの研究会の報告をします。ひとつ目は年4回行っている定例の望遠鏡技術検討会です。この会議は今年の2月9日で28回目を迎えました。今回の会議のニュースは、大勢の初参加の方が出席されたことです。簡単にご紹介すると大阪大学工学研究科から大須賀先生と杉本先生、東京工業大学理工学研究科から遠藤先生、岡山理科大学工学部から衣笠先生と4名の機械や制御を専門とされる方、さらに京都女子大学現代社会学部で高エネルギー物理を専門とされる水野先生と3名の学生さんです。望遠鏡は複雑な機械の塊です。特にわたし達が作ろうとしている望遠鏡はナノメートルの精度で重たい鏡を同時に18枚も動かす必要があるため、天文学者だけではとても難しい開発となってしまいます。専門家の協力がとても重要になりますね。また、こういった交流で望遠鏡以外の新しい発展（研究者同士の化学反応？）が期待できます。例えば、水野先生は福島の放射線量を計測するための装置を開発しています。ちょうど私たちのメンバーである荻野社長（ユビテック）も情報技術を使って線量の集計をしていました。懇親会では両氏の会話も盛り上がり、きっとそこから面白い研究が生まれるのではと期待します。

ふたつ目の研究会は機械学会関西支部でのお話です。2月19日に機械を専門とされる大学や企業の方々の前で私たちの技術開発を紹介してきました。大変興味をもっていただけたようでPRも兼ねて貴重な機会を頂けてとてもありがたかったです。私たちの開発では世の中にないものを作る必要があるため、作り方や加工方法だけでなく、できたものが正しいかどうか確認するための機械（計測器）も同時に開発する必要があります。そういった開発の様子を発表したのですが、懇親会で大阪大学基礎工学研究科の和田先生から「かつては私たちも計測器からよく開発していたんですがねぇ」と感想を頂きました。僕としては、このように望遠鏡開発を通して計測器という基礎的なところから思う存分研究に打ち込めるということはとても幸せなことなんだろうなぁ、とそのコメントを頂いたときに思うのでした。

それではまた。

夏に寒く、冬に暖か

鏡製作担当の高橋です

 

3.8m望遠鏡の主鏡を、岐阜県関市にある（株）ナノオプトニクス・エナジーの工場にて
製作しています。
岐阜県というと、白川郷が有名なためか非常に雪深いイメージをお持ちの方が
多いようですが、関市（武芸川町周辺）は雪国ではありません。
年に2～3回まとまった積雪がありますが、せいぜい1週間程度で融けてしまいます。
気温についても、「名古屋より少し寒いかな？」という程度で、大きな違いはありません。

 

では、何が「夏に寒く、冬に暖か」なのか？…それは工場内の気温です。
工場内の気温は、年間通じておよそ23度に保たれています。
夏に工場に入ると一瞬で汗が引いて爽快ですが、じっとしていると寒いです。
逆に冬は暖かく感じて快適に過ごせます。

 

寒い、暖かいと言っても、気温は一定なので、実は私の服装が季節によって
変化していることが原因なのですが、夏場にフリースを着こむ気には
なれないので、多少やせ我慢をしています。

さて、何のために工場の気温を23度に保っているのかというと、、

 

「機械のため」です。

 

望遠鏡の主鏡のように、非常に高精度な加工を要求される場合、
加工中の気温の変化は大きな問題になります。
主鏡等の材料であるクリアセラム Z-HS は温度に依存した伸び縮みが
非常に小さいですが、これを加工する機械は大部分が金属で出来ているため、
温度の変化による変形がおこります。鏡製作に使用している
（株）ナガセインテグレックスのN2C-1300Dは非常に高性能な加工機で、
機械動作の再現性（同じ指令で動かした時の動作の違い）が50nm以下という数値を誇りますが、
これも気温が一定に保たれていてこそ。そういう意味では、恒温の部屋とセットで一つの
機械と考えることができるかもしれません。

これは聞いた話ですが、長年こういう環境で仕事をされている方の中には0.1度の違いを
肌で感じることが出来る方がおられるようです。絶対音感ならぬ絶対温感、というところでしょうか。
私自身はまだまだそんな感覚は持ち合わせていませんが、いつか身につくのか、
少しわくわくしながら毎日を送っています。



 

 

 

 

2012/1/18

観測装置担当の松尾です。

最近、岡山県浅口市の中学校に出前授業をしてきました。岡山県浅口市は、国立天文台の岡山天体物理観測所があるところで、50年以上にわたって日本の天文学を引っ張ってきました。京大3.8m望遠鏡は、その観測所内に建設予定で、後継機として活躍が期待されています。今回はこのようなご縁があって、浅口市教育委員会の企画のもと、中学校での出前授業という貴重な経験をさせていただきました。

今回の出前授業では、私が専門の「太陽系外惑星（太陽と同じ恒星を周回する惑星）」の話をしました。この太陽系外惑星という分野は、現在は天文学・地球惑星科学の分野に留まっておりますが、将来的には「宇宙生命」を通して化学・生命学という大きな広がりをもった学問です。宇宙生命といっても、私たちの知っている「生命」は地球上の生命だけです。そこで、宇宙生命の発見に向けた科学的なアプローチとして、まず「地球のような惑星（例えば、地球生命に欠かせない水をもち、また海や陸をもつ惑星）」を発見し、その中から「生命を宿す惑星」を詳しく調べて「生命の痕跡」を発見することになります。出前授業では、太陽系の惑星を出発点として、太陽系外惑星の現状、そして将来の宇宙生命探査への取り組みのお話をしました。授業が進むにつれて、宇宙に生命がいるかもしれないという「期待」と、それが近い将来に分かるかもしれないという「興奮」が生徒からひしひしと伝わってきました。生徒の反応を生で感じることが出来て、とても良かったです。

最後になりますが、小学校−中学校−高校、そして大学が連携して、子どもが「夢」や「目標」をもてるような教育を行なうことが大事だと感じました。そのためには、最先端の研究をしている人間が大学だけでなく、小中高の教育現場に足を運んで、教科書で学べない「新鮮なこと」を直接伝えることが必要です。私は、京大3.8m望遠鏡を使って、まだ見ぬ「新しい世界」を開拓し、それが子どもたちの刺激になるように頑張りたいと思います。