水銀の水たまりを通して星を眺める

ガラスを彫って技術部品を作ることは想像に難くない。眼鏡、高校の化学の授業で使う顕微鏡、そしてほとんどの望遠鏡など、私たちは毎日ガラスを目にしている。しかし、天文学者たちはちょっと違ったことをした。彼らは、はるかに奇妙な部品、液体水銀を使った望遠鏡を作ったのだ。

ヒマラヤ山脈の山頂にある国際液体鏡望遠鏡 (ILMT) には、液体水銀の回転容器が鏡として使用されています。インド、ベルギー、ポーランド、ウズベキスタン、カナダの共同プロジェクトであるこの国際プロジェクトは、最近、初の超新星の観測に成功し、これらの液体の驚異が現代の天文学に利用できることを実証しました。この結果は、プレプリント サーバー arXiv で公開されており、リエージュ王立科学協会紀要に掲載されています。

「ILMT は天文学専用に設計され、天文観測に適した場所に設置された初の液体鏡望遠鏡です」と、この新しい研究の共著者でブリティッシュコロンビア大学の天文学者ポール・ヒクソン氏は説明する。これまで NASA は、小惑星やその他の宇宙ゴミを監視するために小型の液体鏡望遠鏡 (LMT) を使用してきたが、これらは一般にあまり望ましい場所に設置されておらず、直径 4 メートルの ILMT よりもサイズが小さかった。

ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡やハワイのケック天文台など、天文学の主要な望遠鏡は、反射望遠鏡で光を集中させるために必要な形状である完璧な放物線に注意深く研磨された巨大なガラス鏡を使用している。LMT は、液体 (通常は水銀) を回転させて放物線を作ることで機能する。望遠鏡の操作者は、回転する液体を注意深く監視する必要がある。わずかな乱れでも画像がぼやけてしまうからだ。

LMT は、ガラスの巨大な物体を完璧に仕上げるという難しくて時間のかかる作業を回避するため、多くの場合、製造コストが安くなります。しかし、多くの科学的なケースで致命的となる重大な欠点が 1 つあります。このユニークな望遠鏡は、傾けると重力で回転する流体が乱れるため、真上 (天頂指向) にしか向けることができません。そのため、従来の望遠鏡とは異なり、空の任意のターゲットに簡単に移動することはできません。所定の位置に固定されているため、ターゲットが頭上を通過するまで待つ必要があります。

天文学界で LMT のアイデアが何年も前から話題になっているのを見てきたイアン・マクリーン氏は、「この方法が完全に実行され、優れた科学成果を生み出しているのを見るのは素晴らしいことです」とコメントしています。カリフォルニア大学ロサンゼルス校の天文学者で経験豊富な機器製作者のイアン・マクリーン氏は、「しかし、天頂指向望遠鏡の需要が突然不可欠にならない限り、この技術が普及して将来一般的になるというのは非常に驚きです」と付け加えています。

しかし、ILMT チームは、天頂に向けるという独自の制限を利用して、望遠鏡に関する明確な計画を立てています。彼らは、宇宙の番人のように、夜な夜な同じ領域をじっと見つめ、何か興味深いものがないか見張るつもりです。ヒクソンの説明によると、その目標は「夜ごとに空の広い領域を繰り返し観測し、変化するものを検出すること」です。たとえば、超新星で燃え上がったり完全に爆発したりする星や、太陽系内を猛スピードで通過する小惑星などです。ILMT が見つけたものは、その後、従来の天文台で追跡できます。従来の天文台では、通常、夜通し天体を追跡しますが、同じ場所を 2 回続けて観測することはあまりありません。

2022年に望遠鏡がデビューした後、ILMTは最近、SN 2023afと呼ばれる、すでに特定されていた超新星の光を捉えた。この検出成功は「液体ミラー技術望遠鏡チームにとって素晴らしい勝利」だとマクリーン氏は付け加えた。チームはこれがこれから起こる多くの超新星の最初のものに過ぎないことを期待している。中国の西南天文研究所の研究者である筆頭著者のブラジェシュ・クマール氏によると、彼らはILMTが今後「毎年何百もの超新星を発見し、監視する」ことを期待しており、星の一生が終わる詳細を解明できることを期待している。