二つの超大型望遠鏡計画が合同して、科学諮問委員会を開催

TMT国際天文台(TIO)科学諮問委員会では、TMTによる科学成果を最大限に引き出すために必要な望遠鏡や観測装置の機能や運用方法などを検討しています。前回、3月25日に行なわれたTIO科学諮問委員会は、TMTとGMTに参加する科学者たちが集まり、この二つの超大型望遠鏡計画を共に進めていくために意見を交換する機会となりました。

GMT(巨大マゼラン望遠鏡) は、チリに口径24.5mの望遠鏡を作る計画です(※1)。米国では複数の大学と研究機関がTMTまたはGMTに個別に参加しています。しかし、それでは、次世代の天文学に必須といえる望遠鏡が使えない米国の研究者もでてしまいます。そこで、全米の研究者がこの二大望遠鏡を使用できるようにすることを目指す計画(US-ELTプログラム)が、米国科学財団、TMT、GMTの3者の協力で進められてきました。3月の会議は、その歩みとして、それぞれのメンバー国・機関の研究者からなる科学諮問委員も協力して戦略を練る最初の機会となりました。

会議では、まず両科学諮問委員会の参加者が紹介された後、TMT、GMTそれぞれで予定されている観測装置計画が詳しく紹介されました。北半球に建設されるTMTに対して、GMTは南半球に建設されるので、両望遠鏡を組み合わせることによって、全天の天体を、これまでにない感度と分解能で観測することが可能になります。TMTとGMTが提供する幅広い天域と様々な観測装置の組み合わせから、これまでの常識を一新するような観測成果をどのようにして生み出すか、熱気に満ちた意見が交わされました。

さらに、これからもこのような議論を科学諮問委員会で定期的に続けていくこと、TMTとGMTがそれぞれのメンバーの研究者を中心として開催しているサイエンスフォーラムでも、互いに参加し研究者同士の交流を深めていくことの重要性が話し合われました。

US-ELTプログラムのプログラムサイエンティストで、TIO科学諮問委員会共同議長を務めるマーク・ディッキンソン氏は、「この二つの巨大望遠鏡計画の間に協力関係を築くことの重要性を話し合うため、これだけの科学者達が結集したのは素晴らしいことです」と、今回の会合の意義を話しています。また、同じく共同議長を務める秋山正幸教授(東北大学)は、「TMTとGMTは、北天と南天という天域以外にも望遠鏡や補償光学の設計思想、装置の機能でも異なります。このような議論を通して、GMTとの研究協力を進めることは、日本の研究者にとっても科学研究の幅を広げる良い機会につながると期待しています」 と話しています。

初めてのTMT-GMT合同科学諮問委員会には、約45人の科学者たちが参加しました。新型コロナウィルス感染拡大防止策として、ビデオ会議システムを用いての開催でした。(写真提供:TMT国際天文台)

合同委員会の後は、TMTのみの議題が扱われました。TMT計画の進捗と、マウナケアとラパルマに建設した場合の比較などを研究者コミュニティに報告するためのオンラインセミナーの準備や、2022年(※2)にカナダのブリティッシュコロンビア大学で開催予定のTMTサイエンスフォーラムについて話し合われました。

 

参考:Scientists Attend First TMT-GMT Joint Science Advisory Committee Meeting (TMT国際天文台 ウェブサイト)


※1:GMTには、米国、韓国、オーストラリア、ブラジルの大学・研究機関が参加しています。主鏡として直径8.4mの鏡を6枚並べ、有効口径24.5mの望遠鏡を作ります。詳しくはGMTのウェブサイトをご覧ください。

※2:次回のTMTサイエンスフォーラムは新型コロナウィルスの影響により2022年に延期予定となっています。

主鏡分割鏡の形状仕上げ加工の試験が行われました

TMTの主鏡を構成する分割鏡は、各国で研磨などを行なった後、米国本土に集められ、表面(鏡面)形状の最終的な仕上げが行なわれます。この仕上げを行なうイオンビーム加工(IBF;Ion Beam Figuring)を用いた最初の試験が2020年2月に行なわれました。

IBFは、高電圧で加速したイオンをターゲットに照射して原子レベルで材料物質を除去する技術です。TMT主鏡を構成する分割鏡は、表面研磨が施された後、六角形の外形になるように端を切断(研削)され、支持機構に搭載されます。この外形加工と支持機構搭載によって、表面の形状がわずかに変化してしまうことも含め、表面のごくわずかな形状誤差を、IBFによって修正するのです。

試験に用いられた分割鏡試作品は、日本で製作された鏡材に対して、米国で研磨と外形加工を施したものです(※1)。この分割鏡試作品を、ドイツのケムニッツにあるスキアシテムズ社へ輸送して、IBFを用いた試験が行なわれました。約50時間にわたる試験では、イオンビームによる昇温の熱応答などのデータが記録されました。今後、試作品は米国へ送り戻され、表面形状の詳細な測定が行なわれる予定です。


分割鏡試作品を用いたIBF試験のタイムラプス動画 ©TMT国際天文台

 

今回のIBF試験に立ち会った、TMT国際天文台 主鏡部門のベン・ギャラガー技術長は、「実物大の試作品に対してIBFの試験を行なうことができてよかったです。スキアシステムズ社のチームとは効率的に作業を進めることができ、試験項目も熟慮されたものでした」と話しています。

TMTの口径30メートルの主鏡を形作るため、交換用も含めて最終的には574枚の分割鏡が、米国においてIBF加工される予定です。

 

参考1:Testing of TMT’s Primary Mirror Segment in Progress (TIOウェブサイト)
参考2:主鏡分割鏡の製作工程(下図;  ©キヤノン株式会社/NAOJ)


※1:主鏡分割鏡は、2015年に日本が先駆けて研磨加工の量産を開始しましたが、2020年には、米国による研磨加工が、カリフォルニア州(コヒレント社)で開始されています。外形加工の量産はまだ始まっていませんが、今回の試作品の外形加工は、 ニューヨーク州(ハリス社)で行なわれました。

2019年度の講演会まとめ

TMTプロジェクトでは、次世代超大型望遠鏡が挑む宇宙の謎について、より多くの方に知っていただくため、講演会や出前授業に講師を派遣しています。

2019年度は、11都府県とハワイ島で約50件の講演を行ないました。小学校、中学校、科学館、プラネタリウム、星空観望会など、様々な場所と機会をいただいて、幅広い年代の方々にお話をしました。宇宙について新しい知識を得られたという子ども達の喜びや、聴衆の熱心な質問にふれることにより、プロジェクトのメンバーも、さらなる謎を解き明かすためTMTを完成したいという気持ちを新たにすることができました。講演に参加されたすべての方々に感謝するとともに、今年度も、より多くの方々へ宇宙へ興味をいだく機会をお届けしたいと思います。

講演を依頼される方は、TMTプロジェクトへお気軽にお問い合わせください。ふれあい天文学を通じた出前授業も行っております。

実施した講演の一部はTMTブログでご報告しておりますので、ぜひご覧ください。

ハワイ島ヒロでの集中出前授業 「アロハ! いつもお世話になっております」

ハワイ島のヒロには、マウナケアで望遠鏡を運用している天文台の山麓施設が多数あります。毎年3月、そこの職員たちが、地元の学校で集中出前授業を繰り広げます。16回目となった今年は、新型コロナウイルスにより、直前になって参加を取りやめざるを得ないケースがありましたが、それでも小中高校のたくさんのクラスに、天文や望遠鏡の話が届きました。職員たちは、地元出身であるかどうかにかかわらず、もうすっかり地域に溶け込み、近所のおばさん、おじさん的な感じで学校訪問ができるようになってきています。TMTプロジェクトの林も、3月2日から5日にかけて、3つの中学校の8つのクラスを訪問しました。

ワイアケア中学校、カラニアナオレ校、ヒロ中学校の3校を訪問しました

ハワイ島は、島全体が火山活動から出たもので構成されています。すばる望遠鏡のあるマウナケアでは、赤みがかった火山灰や火山礫が独特の風景を作ります。教室の窓から見えるグランドも、芝や赤土の下は火山礫、あるいは溶岩。この溶岩に含まれる主な成分は何だろう、そしてそれはどこから来たのか、もともとどこで作られたものだろうか?

一方、現在さかんに動き回っているローバーたちのおかげで、お隣の惑星、火星の詳細な画像が得られるようになり、中にはマウナケアやマウナロア、キラウエアといったハワイ島の山々とよく似た景色が見られます。2つの写真を比べてみよう。どこが似ている、どうして似ているのだろう?

(左)まるで火星のよう、でもハワイ島です(すばる望遠鏡の近く);(右)ローバー 「キュリオシティ」が撮影した火星のシャープ山

好奇心いっぱいの中学生、どんどん質問が出る。 火星の写真を見て「あれはフィッシャー(裂け目噴火が起きたところ)かも。2年前、(ハワイ島の)知り合いの家の近くにできたものとよく似ているから」

この宇宙には太陽系以外にも惑星系があることがわかってきました。しかもその数はどんどん増えています。「地球に似たところがあるだろうか?」、「きっとあるよ。地球は、この宇宙に仲間がいる、もしかして地球型生命に似た生物もいるかもしれない」。こういうやり取りが、サイエンスフィクションではなく、サイエンスとして中学校の教室で話される時代になっています。

ヒロでは、小学校の最初から、毎年出前授業を聞いてきた子どもたちが増えています。自分も将来は理工系の仕事をしようかなと普通に考えるようになってきたのでは? 「みなさんは、人類が火星に行く世代、そして地球によく似た惑星をどんどん見つける世代、期待してますよ!」と授業を締めくくりました。