超伝導技術を駆使した高性能電波観測装置 日蘭共同で開発
国立天文台は6日、最先端の超伝導技術を駆使した高性能の電波観測装置「DESHIMA」を開発し、電波観測に成功したことを発表した。遠方の天体に存在する複数の分子が放つ電波を同時に観測できるという。
■宇宙地図の作成に不可欠な電波望遠鏡
天体の観測には、可視光線だけでなく放射されるあらゆる電磁波が必要になっている。とりわけ、広い周波数帯の電波を一度に分光できる観測装置は、何億光年も彼方の銀河の距離を効率よく測定するのに不可欠だという。
天体から放射される電磁波において、宇宙の膨張の影響で「赤方偏移」と呼ばれる波長が長くなる現象が起きる。この赤方偏移を測定することで、天体までの距離が計測される。これらの情報をもとに作成された宇宙の3次元地図は、宇宙の成立や銀河の進化を探るヒントになるという。
赤方偏移の精度を上げるためには、幅広い周波数帯域の電波を観測することが重要になる。デルフト工科大学、蘭宇宙研究所（SRON）、ライデン大学、東京大学、国立天文台、名古屋大学、北海道大学、埼玉大学をはじめとする国際研究チームは、高精度で赤方偏移を測定できる電波観測装置「DESHIMA」を開発した。DESHIMAは、江戸時代にオランダと日本の交流の窓口であった長崎県の出島にちなんだ略称だという。
■活用された超伝導技術
DESHIMAの実現には、ナノテクノロジーが不可欠だという。電波を波長ごとに分ける「フィルターバンク」がDESHIMAに搭載されている。超伝導状態になった窒化ニオブチタンの配線内を電波が通ると、通り道に隣り合うように複数並んだつづら折りの配線がフィルターとして機能する。
フィルターバンクにより仕分けされた電波は、検出素子のMKIDで捉え、波長の短いサブリミ波や遠赤外線を高感度で捉えることが可能だ。DESHIMAはフィルターバンクとMKIDを組み合わせた世界初の観測装置だという。
■複数の分子からの電波を同時に観測可能
DESHIMAは、南米チリのアタカマ高地に設置されたアステ望遠鏡に搭載され、2017年10月から11月にかけて、試験運用が実施された。地球から2.9億光年彼方の銀河「VV 114」が観測対象に選ばれ、一酸化炭素分子が放つ周波数約340ギガヘルツの電波が検出された。この銀河から過去に観測された赤方偏移と同じ結果が得られたことから、同観測装置の実用性が実証されたかたちだ。
またオリオン大星雲の観測を実施し、一酸化炭素、ホルミルイオン、シアン化水素からの電波を一度に検出することにも成功した。望遠鏡全体を振り、空をスキャンすることで、星雲内の分子の分布を描き出すことにも成功した。
研究チームは、現在の1画素から16画素の電子分光撮像カメラに拡張するなど、装置の性能のさらなる向上を目指すという。これにより、効率的に宇宙の3次元地図を作成でき、銀河の進化過程解明に役立つとしている。
https://www.zaikei.co.jp/article/20190808/524856.html
초전도 기술을 구사한 고성능 전파 관측 장치일 난초 공동으로 개발
국립 천문대는 6일, 최첨단의 초전도 기술을 구사한 고성능의 전파 관측 장치 「DESHIMA」를 개발해, 전파 관측에 성공한 것을 발표했다.먼 곳의 천체에 존재하는 복수의 분자가 발하는 전파를 동시에 관측할 수 있다고 한다.
■우주 지도의 작성에 불가결한 전파 망원경
천체의 관측에는, 가시광선 뿐만이 아니라 방사되는 모든 전자파가 필요하게 되어 있다.특히, 넓은 주파수대의 전파를 한 번에 분광 할 수 있는 관측 장치는, 몇억 광년도 저 쪽의 은하의 거리를 효율적으로 측정하는데 불가결하다고 한다.
천체로부터 방사되는 전자파에 대하고, 우주의 팽창의 영향으로 「적방편이」라고 불리는 파장이 길어지는 현상이 일어난다.이 적방편이를 측정하는 것으로, 천체까지의 거리가 계측된다.이러한 정보를 기초로 작성된 우주의 3 차원 지도는, 우주의 성립이나 은하의 진화를 찾는 힌트가 된다고 한다.
적방편이의 정도를 올리기 위해서는, 폭넓은 주파수대역의 전파를 관측하는 것이 중요하게 된다.데르후트 공과대학, 난초 우주 연구소(SRON), 라이덴 대학, 도쿄대학, 쿠니타치 천문대, 나고야 대학, 홋카이도 대학, 사이타마 대학을 시작으로 하는 국제 연구팀은, 고정밀도로 적방편이를 측정할 수 있는 전파 관측 장치 「DESHIMA」를 개발했다.DESHIMA는, 에도시대에 네델란드와 일본의 교류의 창구에서 만난 나가사키현의 데지마에 연관된 약칭이라고 한다.
■활용된 초전도 기술
DESHIMA의 실현에는, 나노테크놀로지가 불가결하다고 한다.전파를 파장 마다 나누는 「필터 뱅크」가 DESHIMA에 탑재되고 있다.초전도 상태가 된 질화 니오브 티탄의 배선내를 전파가 통과하면, 가는 길에 서로 이웃이 되도록(듯이) 복수 줄선 꾸불꾸불한 산길의 배선이 필터로서 기능한다.
필터 뱅크에 의해 구분해 된 전파는, 검출 소자의 MKID로 파악해 파장이 짧은 사브리미파나 원적외선을 고감도로 파악하는 것이 가능하다.DESHIMA는 필터 뱅크와 MKID를 조합한 세계 최초의 관측 장치라고 한다.
■복수의 분자로부터의 전파를 동시에 관측 가능
DESHIMA는, 남미 칠레의 아타카마 고지에 설치된 아스테 망원경에 탑재되어 2017년 10월부터 11월에 걸쳐, 시험 운용이 실시되었다.지구로부터 2.9억광년 저 쪽의 은하 「VV 114」가 관측 대상으로 선택되어 일산화탄소 분자가 발하는 주파수 약 340 기가 헤르쯔의 전파가 검출되었다.이 은하로부터 과거에 관측된 적방편이와 같은 결과를 얻을 수 있던 것으로부터, 동관측 장치의 실용성이 실증된 형태다.
또 오리온 대성운의 관측을 실시해, 일산화탄소, 호르미르이온, 시안화 수소로부터의 전파를 한 번에 검출하게도 성공했다.망원경 전체를 거절해, 하늘을 스캔 하는 것으로, 성운내의 분자의 분포를 그려내게도 성공했다.
연구팀은, 현재의 1 화소에서 16 화소의 전자 분광 촬상 카메라에 확장하는 등, 장치의 성능의 새로운 향상을 목표로 한다고 한다.이것에 의해, 효율적으로 우주의 3 차원 지도를 작성할 수 있어 은하의 진화 과정 해명에 도움이 된다고 하고 있다.
https://www.zaikei.co.jp/article/20190808/524856.html