宇宙を解釈せよ！この「強力な」天体望遠鏡が新たな世界記録を樹立しました!

制作：中国科学普及協会

著者: Crossing the Stars チーム

プロデューサー: 中国科学博覧会

宇宙を観測するには天体望遠鏡の助けが欠かせません。天体望遠鏡について語るとき、この「天体観測用人工物」である LAMOST について触れなければなりません。最近、LAMOST はスペクトル数が初めて 2000 万を突破したことで再び注目を集めています。

では、天体望遠鏡の世界で「強力な力」を持つ LAMOST とは一体何なのでしょうか?宇宙の「スタースカウト」の役割をどのように果たすのでしょうか?

視野が広く、口径が大きい

郭守景望遠鏡（LAMOST、大天域多天体ファイバー分光望遠鏡）は、広い視野と大きな口径を備えた新しいタイプの望遠鏡です。

LAMOSTは国家の主要科学プロジェクトとして、2001年9月に建設を開始し、2008年10月に完成しました。2009年4月には、中国科学院が主催するプロセス評価に合格し、建設、財務、設備、アーカイブの4つの専門グループの承認を得ました。 2009年6月4日、国家発展改革委員会主催の国家承認に合格しました。

LAMOSTの完成により、天体望遠鏡における広視野と大口径の両立という難題を突破しました。これは世界最大の大視野望遠鏡となり、我が国の光学望遠鏡の発展における新たなマイルストーンとなりました。これにより、大視野多物体光ファイバー分光装置の分野における我が国の自主革新能力が大幅に向上しました。

1000万スペクトルが10年で再び倍増、世界最高

過去 10 年間にわたり、LAMOST は大規模な国際スペクトル調査への道を切り開き、先導し、国際的な大型光学望遠鏡の定番となりました。

2009年にプロジェクトを受入れた際、受入れ専門家はLAMOSTが中国の科学技術分野における自主革新のモデルであると指摘した。これにより、人類が観測する天体スペクトルの数は数千万にまで桁違いに増加し、中国はこの分野で国際的リーダーとなるだろう。

2019年、LAMOSTは合計1000万以上のスペクトルを公開した世界初の天体調査プロジェクトとなりました。

4年間で、LAMOSTが取得したスペクトルの数は再び倍増しました。 2023年3月30日、中国科学院国立天文台は、LAMOST DR10（v1.0）データセットを国内の天文学者と国際協力者にリリースしました。このデータセットには合計 2,229 万以上のスペクトルが含まれており、これは他の国際調​​査望遠鏡によって公開されたスペクトルの総数の 2.9 倍に相当します。 LAMOST は、2,000 万を超えるスペクトルを公開した世界初の天体調査プロジェクトとなりました。

宇宙を解釈し、科学の最高峰を掴むためにアップグレードする

LAMOST は、世界中の天文学者が数々の大きな進歩を達成するのに貢献し、天の川銀河の構造と形成と進化、恒星物理学の探究、特殊でコンパクトな天体の探索において、新たな記録を樹立し、研究の規模を拡大してきました。

1. 天の川の時空「肖像」を描く

古来より、空に広がるこの天の川は、人々の無限の想像力と勇気ある探究心を呼び起こしてきました。 LAMOST の 2,000 万のスペクトルデータセットは、「デジタル天の川」の基礎を築き、天の川の時空「肖像」を描く上でかけがえのない科学的意義を持っています。 「高さと重さ」から「外観と体型」、そして「成長履歴」まで、LAMOST は天文学者が天の川の全体像を多次元で描写するのに役立ちます。

2021年、天文学者たちはLAMOSTとガイアのデータを使い、天の川銀河の反銀河中心方向にある下部構造（星団）は、天の川銀河に集積された矮小銀河の残骸ではなく、天の川銀河の外側の円盤に由来するものであることを明らかにした。この結論により、反銀河中心構造の起源に関する天文学界における長年の論争は終結した。

2022年3月24日、ネイチャー誌の表紙記事に中国と海外の天文学者の研究成果が掲載された。研究者らは、LAMOSTとESAのガイア衛星からの天空調査データを使用して、これまでで最も正確な天の川銀河の25万個の星の年齢情報を取得し、タイムライン上で幼少期と青年期の天の川銀河の成長史を明確に復元しました。

天の川銀河の初期形成と進化の模式図：138億年前のビッグバン、130億年前に天の川銀河の厚い円盤が形成され始めた、110億年前に天の川銀河のハローが形成され、80億年前から現在まで天の川銀河の薄い円盤が形成されている

（写真提供：ユー・ジンチュアン）

2022年、研究者らはLAMOSTのデータを基に、天の川銀河の質量が太陽の質量の約5500億倍であると正確に測定しました。これは他の国際チームが測定した平均値（太陽の質量の約1兆倍）のほぼ半分であり、精度はほぼ2倍です。これは、天の川銀河が従来考えられていたよりも半分ほど細い可能性があることを意味します。

LAMOST は、新たな科学的発見によって天の川の時空「肖像」を描き直しました。

LAMOSTと銀河

（画像提供：国立天文台）

2. 恒星の世界の謎を解明する

星は天体物理学を研究するための最も重要な探査機であり、星の生涯を通じてその物語をたどることは、常に天文学者の研究の最前線にあるホットなテーマです。近年、LAMOST は恒星物理学の分野でも活躍しています。

2023年初頭、研究者らはLAMOSTデータを使用した重要な結果をネイチャー誌に発表しました。天体物理学における非常に重要な基本理論である「恒星の初期質量関数」が、天の川銀河の進化の歴史と環境によって大きく変化したことが初めて観測されたのです。

3. 「ブラックホールハンタープログラム」による新たな発見の促進

2022年、国際学術誌「ネイチャー」が発行。天文学誌は、LAMOST ブラックホールハンター プロジェクトの重要な発見を発表しました。研究チームは、LAMOSTの時間領域調査データに基づいて、地球から約1037光年離れた静かな中性子星を発見した。これは、2019年に静止した恒星質量ブラックホールが特定されて以来、コンパクト天体探索の分野におけるLAMOSTブラックホールハンタープロジェクトのもう一つの重要な成果です。

LAMOSTによる静かな中性子星の発見の模式図

（写真提供：ユー・ジンチュアン）

LAMOST の大規模な天体調査の利点は、天文学者が視線速度監視法を使用して静かなブラックホール、中性子星、その他のコンパクトな天体を発見できることです。これにより、コンパクトな天体の探索に X 線に頼るという観測上の制限が打ち破られます。

4. 星の海に浮かぶ希少な「星」を探す

珍しい天体の探索は非常に価値のある作業ですが、その希少性ゆえに非常に困難です。大量のデータサンプル「海」がなければ、「干し草の山の中の針」を探すような検索を実行することはほぼ不可能でしょう。近年、LAMOST には星や貴重な​​貝殻がいっぱいです。宇宙の謎を解く貴重な「コード」となる特別な天体が次々と出現しています。

2022年、天文学者たちはLAMOSTの天体観測の利点を活かして、珍しいリチウムを超豊富に含む矮星を一度に9つ発見した。そのうちの1つはリチウム含有量が太陽の31倍で、このタイプの星のリチウム含有量としては新記録を樹立した。

2022年、中国の研究チームはLAMOSTスペクトルデータから734個の極低温矮星を発見した。これは現在、均一なスペクトルデータを持つ極低温矮星の最大のサンプルである。

5. 遠い宇宙からの情報の捕捉

クエーサーは宇宙で最も明るく連続的に光る天体であり、遠方の宇宙を研究するための重要な探査機です。現在までに、LAMOST によって確認されたクエーサーの総数は 56,176 個に達し、そのうち 24,127 個は LAMOST によって初めて発見されたものです。

2022年、天文学者はLAMOSTの巨大スペクトルで1,547個のコンパクト銀河を発見しました。そのうち1,417個は新たに発見されたもので、グリーンピース銀河、ブルーベリー銀河、紫ブドウ銀河が多数含まれています。

これらの銀河の中で最も遠いものは地球から約 90 億光年離れています。これは、これまでで最も多くのコンパクト銀河を一度に発見した研究です。これまで、スペクトル情報を持つコンパクト銀河の最大のサンプルは、わずか約 800 個で構成されていました。これらのコンパクトな銀河は、初期宇宙における銀河の形成と進化に関する新たな知見をもたらします。

左から右へ：グリーンピースギャラクシー、ブルーベリーギャラクシー、パープルグレープギャラクシー

（画像提供：国立天文台）

銀河系をカバーする10年間の天体観測：LAMOSTの将来展望

太陽は昇り、月は変わらず、宇宙は明るい。スペクトル調査の第2フェーズは2023年6月に終了し、スペクトル調査の第3フェーズは2023年9月に開始される予定です。

新たな旅、新たな目標、そして再び出発しましょう。 LAMOST はこれからも星空を見守り、我が国初の主要な天文科学技術インフラの発展を記録し、見届けていきます。

編集者：郭 雅新