この鮮やかな 3D 宇宙地図で別の銀河を旅しましょう

ヨーロッパの電波望遠鏡アレイは、電波による夜空の絵を描くという探求において、大きな節目に到達しました。この驚くべき宇宙地図のハイライトを、ぜひご自身の目で確かめてください。

ヨーロッパの低周波アレイ (LOFAR) 電波望遠鏡に取り組んでいる科学者チームが、北半球の 27% をカバーする、無料で利用できる新しいデータ パッケージの概要を発表しました。このデータは、銀河、ブラックホール、太陽系外惑星、特定の種類の恒星の進化など、あらゆることを研究する研究者にとって役立つでしょう。研究者たちは、専門家以外の人の参加も求めています。画像に映る宇宙の驚異を見つけるために、皆さんの協力が必要です。

LOFAR は、NASA のハッブル宇宙望遠鏡などの望遠鏡が捉える可視光ではなく、電波を感知します。LOFAR は、他のほとんどの電波望遠鏡よりも低周波の光をターゲットにしています。LOFAR 望遠鏡を運用するオランダ電波天文学研究所 (ASTRON) の天文学者、ティモシー・シムウェル氏は、「LOFAR は北の空全体を非常に優れた解像度でマッピングします」と述べています。

この地図はすでに非常に詳細だ。400 万以上の電波源（そのほとんどが銀河）を含むこのデータ公開には、「全天を対象とした他のすべての調査を合わせたよりも多くの電波源が含まれています」と、LOFAR に貢献し、そのデータを自身の研究に利用するライデン大学の電波天文学者、ジョー・カリンガム氏は言う。

この望遠鏡は、本質的にはヨーロッパを横切る大きなアンテナで、小さなアンテナでできている。望遠鏡のハードウェアは最先端には見えない。低周波を検出する装置は文字通り「地面に立てた棒で、そこからワイヤーが伸びている」とシムウェルは言う。一方、高周波を検出する機械は、本質的には「中に蝶ネクタイのような形のアンテナが入った大きな発泡スチロールの箱」だ。これらはどちらも、他の多くの望遠鏡のように巨大な電波アンテナ一式を作るのに比べると比較的安価だ。LOFAR の本当の頭脳は、その後に行われる処理にあるとシムウェルは言う。「まるでソフトウェア望遠鏡のようだ」

チームは、新しい天空マップの電波源をインタラクティブな 3D マップとして表示するこの視覚化を公開しました。確認するには、まずリンクをクリックします (読み込みに数分かかる場合があります)。その後、マップが表示されます。

視覚化の「地上」には、オランダにある主要アンテナが設置されている、実体のない地球の円が見えます。明るい点の円錐は、望遠鏡の視野、つまり望遠鏡がすでにスキャンした空の領域を表しています。明るい点のほとんどは、望遠鏡が撮影した銀河です。

左クリックしたままマウスを動かすと、ビューを任意の方向に回転できます (または、画面の左上にある [回転の切り替え] ボタンを押して 360 度ビューを表示します)。また、右クリックを押したままにすると、左、右、上、下にパンしたり、スクロールしてズームインやズームアウトしたりして、銀河系の一角で何が起こっているかを把握できます。特定の角度から見ると、一部の領域で銀河の密度がどの程度であるかがわかります。

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夜空を見上げたときに見える星座のように、LOFAR は電波源を平らなキャンバスとして捉えます。しかし、発見された星や銀河は実際には 3 次元に広がっています。つまり、2 つの物体が空で互いに近いように見えても、実際には 1 つははるかに遠く離れていることがあります。たとえば、オリオン座の両肩を構成するベテルギウスとベラトリックスの星は、空では互いに近いように見えます。しかし、ベテルギウスはベラトリックスが地球からどのくらい離れているかの約 2 倍離れています。

LOFAR チームは、電波マップを別のプロジェクトのデータと組み合わせることで、データセット内の電波源の多くがどれだけ離れているかを割り出すことができました。チーム メンバーは、これらの測定値を使用して、各明るい点の距離を宇宙における実際の距離に対応させました。

「この視覚化データはすべて実際のものです」とシムウェル氏は言う。電波源はすべて銀河ではないが、天文学者は約99.9パーセントが銀河だと予想していると、カリンガム氏は言う。恒星は、何か奇妙なことをしていない限り、電波周波数では銀河ほど明るくない、と同氏は言う。

2019年に研究チームは空の2%に関する最初のデータリリースを発表した。シムウェル氏は、3～4年で北半球の空全体を観測したいと考えていると語る。

膨大な量のデータを扱う科学者は、画像を分類し、より適切に分類するためのアルゴリズムを訓練する手助けをしてくれる人を必要としています。市民科学プロジェクトに参加して、画像内の超大質量ブラックホールや星形成銀河を見つけるのを手伝ってもいいでしょう。

新しいLOFARデータセットは「本当にエキサイティングで素晴らしいデータ製品です」とNASAジェット推進研究所の天文学者であり、別の電波観測所であるオーエンズバレー長波長アレイのプロジェクト科学者でもあるマリン・アンダーソン氏は言う。同データセットが検出した電波源の密度は、他の同様の電波望遠鏡が捉えることができた密度の8倍以上だと彼女は言う。

アンダーソン氏の研究は、恒星や太陽系外惑星から発せられる電波信号のように、時間とともに変化する電波信号に焦点を当てています。この望遠鏡の低周波範囲は、こうした研究に役立ちます。なぜなら、恒星や太陽系外惑星からの放射も、ほとんどの電波望遠鏡が観測する周波数に比べて、低周波電波でよりよく観測されるからです。アンダーソン氏は、LOFAR の画像の鮮明さにも満足しています。

「ハッブルの画像を見ると…衝撃を受けます」とアンダーソン氏は言う。しかし通常、電波画像を見ると、そこに多くの科学情報が詰まっていたとしても、「ただのぼんやりした塊」にしか見えない。これらの鮮明な画像で、電波天文学者はついに同等のものを手に入れた。

これらの銀河と星の 3D マップを調べるには、ここをクリックしてください。