関西学院大学理工学部 物理学科 |
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電波天文学研究室
電波天文学
電波で空を観ることで、星と星の間にも物質があることが分かりました。星にも一生があり、星は星間物質の中でも密度の高い分子雲と呼ばれる領域で生まれ、質量に応じて進化して、死を迎えます。天文学は、古くからある学問の一つであり、観測波長の拡大と解釈する知識（物理学）の進展とともに、人類の宇宙の理解が広がってきた歴史があります。天体が放射する電磁波の中で、電波に分類される波長域で観測する天文学は電波天文学と呼ばれています。電波は、さらに細かく波長毎の名称があり、テラヘルツ波（波長300μm付近）を用いた観測が、電波天文学のフロンティアです。この波長域は、分子雲の中でもまさに星が誕生する現場や、遠方の銀河の観測に適しています。観測を進めることで、分子雲や銀河の形成と進化の理解を深めることができます。
図１:電磁波の波長と名称
南極に天文台を開設する
電波望遠鏡の観測装置は、高い周波数（短い波長）ほど技術的に難しくなります。近年の技術発展で、テラヘルツ波の検出器の開発が進みました。しかし、この波長域は大気の吸収が強く、空気が薄く乾いた場所での観測が必要です。日本も国際共同プロジェクトの主要国として運用している大型干渉計ALMAは、チリのアンデス山中の5000mの砂漠地帯にあります。ところが、ALMAサイトでもテラヘルツの波長域では、満足な観測条件が得られていません。南極大陸内陸には、4000m級の高原地帯があります。寒冷（最低気温-80℃）なため、電波を吸収してしまう水蒸気が少なく地上で最良のテラヘルツ波の観測サイトです。南極大陸内陸部に天文台を開設する計画が進行しています。関西学院大学は、南極天文学推進の新たな拠点として期待されています。
図２:白夜が明けた南極大陸内陸部
電波望遠鏡も製作する
現在、世界各地の大型望遠鏡の多くには、公募観測時間が設けられています。電波天文学研究室では、観測提案を書き、既存の望遠鏡の観測時間の獲得を目指します。同時に、南極望遠鏡に関連した装置を中心に、観測装置を自ら開発することも研究の大きな柱です。関学の物理学の実験系の研究室では、本質的に新しい成果を得るために、既成の装置を使わずに、独自の装置を開発してきた伝統があります。一流の天体観測を行うために、学外の機関とも協力して最高性能の装置を作ります。既存知識の修得も大切ですが、大学に集い研究する醍醐味は、未だ誰も知らない世界を、世界で初めて見る事です。知的好奇心に溢れた皆様をお待ちしています。