自然科学研究機構 国立天文台

アルマ望遠鏡バンド1受信機、ファーストライトを達成

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ASIAAで組み立てられたアルマ望遠鏡バンド1受信機
ASIAAで組み立てられたアルマ望遠鏡バンド1受信機(Credit: ASIA) オリジナルサイズ(1.6MB)

国際協力の下で開発を続けてきたアルマ望遠鏡のバンド1受信機が、チリのアルマ望遠鏡山麓施設でアンテナに搭載されました。そして2021年8月14日に、月からの電波を初めて受信する「ファーストライト」に成功しました。アルマ望遠鏡の受信機の中でも最も低い周波数帯の電波を観測できるバンド1受信機を用いることで、冷たい宇宙の観測がより大きく前進することが期待されます。

アルマ望遠鏡で観測する電波は10の周波数帯(バンド)に分けられ、それぞれのバンドに特化した専用の受信機が開発されてきました。今回ファーストライトを達成したバンド1受信機は、10のバンドの中では最も低い周波数帯である、周波数35ギガヘルツから50ギガヘルツ(波長6ミリメートルから8.5ミリメートル)の電波を観測するために開発されました。この開発は、東アジア・アルマ開発プログラムの一環として、台湾中央研究院天文及天文物理研究所(ASIAA)を中心に、国立天文台、カナダのヘルツベルグ天体物理学研究所、アメリカの国立電波天文台、およびチリ大学の国際協力で行われました。

どのような観測装置にとっても、天体からの電磁波を初めて受ける「ファーストライト」は、特別な瞬間です。望遠鏡(アンテナ)で集めた電磁波を受信機に取り込み、それを電気信号に変換し、データ処理システムを通してディスプレイにデータが表示されるまでの、一連の仕組みを試験することができるからです。

およそ10年間に及ぶ開発を経た2021年8月14日、バンド1受信機でのファーストライトとして、月からの電波を初めて受信しました。8月17日には受信機を搭載した2台のアンテナを用いた初めての干渉計試験に、8月27日には天体からの電波のスペクトルの初めての取得に、それぞれ成功しました。これら一連の試験観測では、金星や火星、星が誕生する現場「オリオンKL領域」や、年老いた星「おおいぬ座VY星」、遠方クエーサー「3C 279」といった、近距離から遠距離にわたるさまざまな天体からの電波を観測し、この受信機の性能が確認されたのです。

今回ファーストライトを達成したバンド1受信機が、アルマ望遠鏡の全てのアンテナに搭載されれば、より低い周波数での観測ができることから、さまざまな分野の天文学研究が大きく進展することが見込まれます。大きな赤方偏移を示す遠方銀河からの電波を捉えられるようになり、また、星が誕生する領域の磁場の測定、惑星誕生の現場の観測といった場面での活躍が、大いに期待されます。

台湾でのバンド1受信機の製造は、現在最終段階に入っています。バンド1受信機は、2023年に開始されるアルマ望遠鏡科学観測サイクル10で、世界中の研究者への共同利用に供することを目指しています。

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