北半球で最も強力な望遠鏡がオンラインになりました!それを通して何が見えますか？

宇宙は広大で無限であり、激しい天体運動が常に起こっています。宇宙の同じ領域を繰り返し観測して、時間の経過とともに明るさや位置が変化する天体を見つけることを「時間領域サーベイ」といいます。

2023年9月17日、中国科学技術大学と中国科学院紫金山天文台が共同開発した墨子サーベイ望遠鏡が正式に運用開始された。この望遠鏡は現在、北半球で最も強力な光学時間領域調査装置であり、我が国の時間領域天文学研究能力を大幅に強化するでしょう。スターライトのステップに従って理解してみましょう。

モジサーベイ望遠鏡

出典：中国科学技術大学

1墨子測量望遠鏡の主鏡はどのようなものですか?

墨子サーベイ望遠鏡は、青海省海西モンゴル族チベット族自治州冷湖鎮の標高4,200メートルにある賽石頂山天文台に設置されている。広視野光学撮像望遠鏡です。望遠鏡の主鏡は口径2.5メートルで、7億6500万画素の大型ターゲット主焦点カメラが搭載されている。光透過面積が大きく、迷光が少なく、システム検出感度が高いのが特徴です。

主鏡は望遠鏡の最も重要かつ中心的なコンポーネントの 1 つです。

墨子測量望遠鏡の主鏡の出典丨ニューススクリーンショット

Mozi Sky Survey Telescope には天窓が付いた大きなドームがあります。遠くの星の光がこの天窓を通して、銀色のアルミニウム反射膜でコーティングされた厚さ 12 センチメートルの主鏡に照射されます。

出典: ニュースのスクリーンショット

光学望遠鏡の観測帯域は360ナノメートルから920ナノメートルの間です。波長が短いほど、ミラーの平坦性に対する要件が高くなります。重力、わずかな空気の流れ、熱による膨張と収縮などにより、鏡の形状はわずかに変化しますが、鏡が大きくなるほど、精度を維持するのが難しくなります。ミラーがどのような状況でも完璧な画像を生成できるようにするため、研究チームは、薄いミラー表面の形状をアクティブに補正する技術というハードコア技術を開発しました。ミラーの後ろには 54 個のアクティブな光学サポート ポイントがあり、ミラーの形状に応じて力をリアルタイムで変更できます。鏡は写真を撮るたびに積極的に形を変えます。どの程度の平坦度を実現できるのでしょうか?一例を挙げると、それはフットボール競技場ほどの大きさの領域であり、変動は髪の毛の幅ほどしかありません。

出典: ニュースのスクリーンショット

墨子サーベイ望遠鏡は、3夜ごとに北天球全体を観測することができます。こんなに大きな作業負荷があるのに、このメインミラーをどのように維持するのでしょうか?チーフデザイナーの孔旭氏は、ほこりが比較的少ない場合は風で吹き飛ばせばよいと語った。特に汚れがひどい場合は、再度塗装してください。

2中国最大のターゲットカメラ

メインミラーは星の光を反射し続け、内部の 7 つのレンズを通過して真上にある主焦点カメラに到達します。見た目はカメラのレンズとよく似ていますが、大きな特徴があります。それは、ターゲット面が非常に大きく、大きな撮像面とも言えることです。

一般的なカメラの撮像面（一辺の長さ）は約2cmであるのに対し、墨子測量望遠鏡は32.5cmであり、中国最大の撮像面を持つカメラであり、世界でも有​​数のカメラとなっている。

こんなに大きなカメラの撮影効果はいかがでしょうか？

撮影した写真を完全に表示するには4K超高精細テレビ画面90台が必要で、10キロ離れたピンポン玉も鮮明に見える。

Mozi Sky Survey Telescope の検出器は、9 個の 10 cm 角電荷結合素子 (CCD) で構成されています。各 CCD には 9,000 行と 9,000 列のピクセルが配置されています。そのおかげで、写真は巨大なサイズにもかかわらず、非常に高い鮮明度を保つことができます。

3なぜ青海省海西州芒雅市が選ばれたのですか？

モジ・スカイサーベイ望遠鏡が正式に運用を開始した日に、試験観測中に望遠鏡で撮影されたアンドロメダ銀河の写真が公開された。アンドロメダ銀河は、天の川銀河が位置する局部銀河団の中で最大の銀河です。これはM31と番号が付けられた巨大な渦巻き銀河です。この銀河の直径は約22万光年で、地球から約254万光年離れています。

モジサーベイ望遠鏡で撮影されたアンドロメダ銀河

出典：中国科学院

地球上のあらゆる場所が宇宙観測に適しているわけではなく、観測所の場所の選択は非常に厳格です。まず、視界が確保されていること、つまり雲の覆いが小さくなければなりません。第二に、透けて見えること、つまり大気が薄くなければならない。 3番目に、はっきりと見えること、つまり透明性が良好であることが必要です。第四に、はっきりと見ることができなければならない、つまり、視力が良好でなければならない。第五に、深く見ることができなければならない、つまり、光害が全くないか、あるいはほとんどないこと。 6番目に、長時間見ることができなければならない、つまり、晴れた夜がたくさんある必要がある。

出典: ニュースのスクリーンショット

人口の多い都市は科学研究には大きな利便性をもたらしますが、望遠鏡にとっては、繁栄した地域は人工光源からの大きな影響、人間の活動からの大きな影響、そして深刻な大気汚染を意味し、観測活動には非常に不利です。青海省冷湖鎮の周辺は人口がまばらです。冷湖鎮から冷湖天文基地がある賽石頂山まで車で100キロ以上かかります。この山の頂上には、墨子測量望遠鏡が設置されています。

墨子測量望遠鏡観測基地の遠景 出典：中国科学院

賽石藤山は気候が乾燥していて天気が晴れており、1日の日照時間は10時間近くあり、天体観測に利用できる時間は年間300日にも及びます。標高4,200メートルにある墨子天文望遠鏡の作業プラットフォームでは、ツァイダム盆地の塵と清らかな空との境界である、非常にはっきりとした空の境界線を見ることができます。境界線は標高およそ3,200メートルにあります。山のふもとの空は灰色でしたが、山の頂上はほこりの影響をほとんど受けず、まだ青かったです。

これまでに、青海冷湖天文台では11の科学研究ユニットによる12の望遠鏡プロジェクトが実施されてきました。全て完成すればアジア最大の天文観測基地となる。

将来的には、墨子探査望遠鏡は移動する天体や光変化天体を監視できるようになり、天文の動的現象の効率的な探索と監視に利用されるようになる。これは、高エネルギー時間領域天文学、太陽系天体調査、天の川構造、近傍場宇宙論において重要な役割を果たし、我が国の宇宙探査に大量のデータを提供し、我が国の科学技術の進歩を促進することができます。

この記事は、中国科学院紫金山天文台公式アカウント、人民日報公式アカウント、中国青年ネットワーク、北京日報から編集されています。