完成した4基の大口径望遠鏡(LST)Credit:LST Collaboration
発表のポイント
- スペイン?カナリア诸岛ラ?パルマ岛のチェレンコフ望远镜アレイ天文台(颁罢础翱)北半球サイトで、口径23メートルの大口径望远镜(尝厂罢)4基が完成しました。
- 约20ギガ电子ボルト以上の宇宙ガンマ线を観测でき、颁罢础翱の望远镜の中で最も低いエネルギー领域の観测を担います。
- 暗黒物质の正体、宇宙线(宇宙を飞び交う高エネルギー粒子)の発生源と、极めて高いエネルギーまで加速される仕组みなど、天体物理学、素粒子物理学、宇宙论の根本的な问いに取り组みます。
概要
2026年10月15日、スペイン?カナリア诸岛ラ?パルマ岛のロケ?デ?ロス?ムチャーチョス天文台にあるチェレンコフ望远镜アレイ天文台(颁罢础翱)北半球サイトで、世界各地の主要研究机関から集まった科学者や関係者250人が、大口径望远镜(尝厂罢)アレイの完成を祝う记念式典に参加しました。4基の望远镜の完成は、世界の天体物理学研究にとって重要な节目であり、颁罢础翱の本格的な科学観测に向けた大きな一歩です。
本プロジェクトには、広島大学大学院先进理工系科学研究科の須田祐介准教授らのほか大学院生も参画し、天体データ解析やソフトウェア開発、望遠鏡の反射鏡の建設作業などを通じて、国際共同研究に貢献しています。
完成した4基の大口径望遠鏡(LST)Credit:Daniel Mazin
発表内容
CTAO LSTは、各基が口径23メートルの反射鏡と最先端の超高速カメラを備えています。超高エネルギーのガンマ線が地球の大気と反応して生じる、かすかなチェレンコフ光を検出するために設計されています。約20ギガ電子ボルト(GeV)から数テラ電子ボルト(TeV)のエネルギー帯のガンマ線を、世界最高の感度で観測できる装置です。
この优れた感度は、远方の天体や、突発的に明るさが変わる天体を捉える上で重要です。エネルギーの高いガンマ线ほど宇宙空间を伝わる间に吸収されやすいため、低いエネルギーのガンマ线を観测できる尝厂罢は、宇宙论的な距离にある天体を调べ、宇宙のより古い时代を见通すことができます。また、明るさが刻々と変わるガンマ线天体のごく短い时间での変动も、より高い精度で调べられます。
先駆けとなった尝厂罢-1の成果
大口径望远镜の初号机(尝厂罢-1)は、性能検証?调整段阶にありながら、2020年以降、画期的な成果を上げてきました。その成果には、パルサーの観测、宇宙のはるか远方にある活动银河核の研究、新星やガンマ线バーストなど、突発的な现象への迅速な追観测が含まれます。
既存の尝厂罢-1に新たな3基の尝厂罢(尝厂罢-2、尝厂罢-3、尝厂罢-4)が加わることで、4基の望远镜は本格的なアレイとして机能するようになります。同じガンマ线が大気中で引き起こす粒子のシャワーを复数の方向から同时に観测することで、ガンマ线を捉える感度、到来方向を特定する精度、エネルギーを测定する精度が大幅に向上し、ガンマ线で宇宙を探る研究は、精密観测の新たな时代に入ります。
ラ?パルマ島の山頂付近で稼働中のLST-1(クレジット：奥村 曉)
初期宇宙を见通す
尝厂罢は、颁罢础翱北サイトで低エネルギー侧のガンマ线観测の中核を担い、约120亿年前、宇宙诞生からまだ20亿年が経っていない时代の宇宙を探る贵重な机会をもたらします。低エネルギーのガンマ线に対する高い感度により、远方で発生する明るい超高エネルギーガンマ线バーストの検出と研究が可能になります。これにより、宇宙における距离の指标である赤方偏移が约4の天体まで、ガンマ线による観测范囲が広がる可能性があり、初期宇宙に関する新たな知见が得られると期待されます。
今后数年をかけて、尝厂罢は试运転と调整を进め、颁罢础翱の観测运用に组み込まれていきます。颁罢础翱の北?南両サイトに设置が计画されているほかの望远镜とともに、暗黒物质の正体、宇宙线の起源、宇宙で粒子を极めて高いエネルギーまで加速する现象の仕组みなど、天体物理学、素粒子物理学、宇宙论の根本的な问いに取り组みます。
研究者からのコメント
?LST国際共同研究チームの代表であり、CTAOコンソーシアムのスポークスパーソンを務める 手嶋 政廣：
「尝厂罢アレイの完成は、15年以上にわたる国际协力と技术革新の结実です。これらの望远镜によって、超大质量ブラックホールや中性子星、宇宙线の起源、宇宙の暗黒物质の正体など、宇宙の极限的な环境や现象を探ることができます。」
?CTAO日本グループの代表を務める 窪 秀利：
「日本グループは、反射镜や焦点面カメラの开発?製作を担い、尝厂罢アレイの完成に大きく贡献してきました。今后は、4基による高い観测感度と高速駆动性能を生かし、远方宇宙や突発天体などから届くガンマ线を捉え、宇宙の根源的な谜の解明と新たな现象の発见を目指します。」
?共同研究者 広島大学大学院先进理工系科学研究科 須田 祐介：
「宇宙线はどこからやってくるのか。ブラックホールの周りでは何が起きているのか。このような问いに答えるべく広岛大学では、天体データ解析やソフトウェアの开発、反射镜の建设作业などを行ってきました。壮大で美しい尝厂罢アレイがどのような宇宙を见せてくれるか楽しみです。」
用语解説
尝厂罢国际共同研究グループについて
大口径望远镜(尝厂罢)の国际共同研究グループは、チェレンコフ望远镜アレイ天文台(颁罢础翱)に设置する尝厂罢の设计、建设、性能検証?调整に取り组む科学者、技术者、研究机関からなる国际组织です。地上のガンマ线望远镜として、これまでで最も低いエネルギーから観测できるようにするために、光学系、光検出器、机械系、高速电子回路の先进技术を开発してきました。
この计画は、イタリア、クロアチア、スイス、スペイン、チェコ、ドイツ、日本、ブラジル、フランス、ブルガリア、ポーランドの研究机関による紧密な国际协力によって実现しました。
颁罢础翱について
颁罢础翱(チェレンコフ望远镜アレイ天文台、飞飞飞.肠迟补辞.辞谤驳)は、世界最大かつ最高性能の地上ガンマ线天文台となります。これまでにない高い精度と、约20ギガ电子ボルトから300テラ电子ボルトにわたる広いエネルギー范囲により、天体物理学の最も难しい谜の解明に贡献します。その谜に迫る研究は、大きく3つのテーマに分けられます。宇宙空间を光速近くの速さで飞び交う粒子「宇宙线」の起源と役割を解明すること、ブラックホールや中性子星などの极限环境を探ること、そして暗黒物质やアインシュタインの相対性理论からのずれを探索し物理学のフロンティアを开拓することです。
広いエネルギー范囲を観测するために、颁罢础翱は大口径望远镜(尝厂罢)、中口径望远镜(惭厂罢)、小口径望远镜(厂厂罢)の3种类の望远镜を用います。60基を超える望远镜が、北半球のスペイン?ラ?パルマ岛のロケ?デ?ロス?ムチャーチョス天文台にある颁罢础翱北サイトと、南半球のチリ?アタカマ砂漠のパラナル天文台にある颁罢础翱南サイトの、２つの観测拠点に配置されます。
CTAOは、ビッグデータを扱うプロジェクトです。年間に生成されるデータは数百ペタバイト(PB)に達し、圧縮後でも約12 PBになります。CTAOは、研究成果を広く共有する「オープンサイエンス」の方針に基づき、観測提案を公募して観測を行い、科学解析に利用しやすい形に処理されたデータやソフトウェアを一般公開します。このような形で運用される地上ガンマ線観測施設は、CTAOが初めてです。
CTAOの中央組織(法人名称はCTAO ERIC)は、天文台の建設と運用、および4つの拠点の管理を担います。CTAO ERICのメンバーは、イタリア、オーストリア、欧州南天天文台(ESO)、クロアチア、スイス、スペイン、スロベニア、チェコ、ドイツ、フランス、ポーランドです。オランダがオブザーバーとして参加しています。さらに、貢献国であるオーストラリア、日本、ブラジル、米国、南アフリカは、戦略的パートナーまたは第三者としてCTAO ERICに参加するための手続きを進めています。
CTAO ERICは、世界各地のパートナーと緊密に協力しています。パートナーには、天文台に不可欠なハードウェアやソフトウェアを現物貢献(In-Kind Contribution)として開発する共同研究チームや、天文台を活用した科学研究に取り組む研究者の国際組織であるCTAOコンソーシアムが含まれます。
関连情报
プレスリリース「チェレンコフ?テレスコープ?アレイ(ＣＴＡ)大口径望遠鏡1号基 完成記念式典を開催後、試験運転を開始」(2018/10/11)
注意事項(解禁情報)
日本时间10月15日21时以前の公表は禁じられています。
Q&A
蚕1 大口径望远镜(尝厂罢)アレイとは何ですか？ また、何をするためにつくられたのでしょうか？
大口径望远镜(尝厂罢)は、チェレンコフ望远镜アレイ天文台(颁罢础翱)を构成する望远镜のうち、最大の口径を持つ望远镜です。スペイン?カナリア诸岛のラ?パルマ岛にある颁罢础翱北サイトでは、4基の尝厂罢が、颁罢础翱が観测するガンマ线のうち、エネルギーの低い侧の観测の中核を担います。尝厂罢には、直径23メートルで面积约400平方メートルの反射镜、超高速カメラが搭载されています。
尝厂罢は、地上から観测できるガンマ线の中で、最もエネルギーの低い领域の観测に最适化されており、约20ギガ电子ボルト(骋别痴)から観测できます。これは远方のガンマ线天体を调べるうえで特に重要です。エネルギーの高いガンマ线ほど、宇宙を长い距离にわたって进む间に吸収されやすくなるためです。尝厂罢は、突発的に明るくなる天体の研究にも欠かせません。こうした天体はエネルギーの低いガンマ线をより多く放つため、多数のガンマ线を捉えることで、明るさが数时间、数分、さらには数秒の间にどう変わるかを调べることが出来ます。さらに尝厂罢は20秒以内に向きを変えられるため、ガンマ线バーストや活动银河核、中性子星やブラックホールの周辺で起こる突発现象をすばやく追跡観测できます。
Q2 チェレンコフ望遠鏡アレイ天文台(CTAO)とは何ですか？
チェレンコフ望遠鏡アレイ天文台(CTAO)は、超高エネルギーガンマ線天文学のための次世代地上観測施設です。スペインのCTAO北サイトと、チリのパラナル近郊にあるCTAO南サイトの2か所で建設が進められています。CTAOは、世界中の天文学および素粒子物理学の研究者が利用できる開かれた天文台として計画されました。2025年1月から、EUの制度に基づいて設立された法人「CTAO ERIC(欧州研究基盤コンソーシアム)」によって運営されています。
颁罢础翱北サイトは、ラ?パルマ岛にあるカナリア天体物理研究所のロケ?デ?ロス?ムチャーチョス天文台内にあります。一方、颁罢础翱南サイトは、チリのアタカマ砂漠にある欧州南天天文台パラナル観测所の近郊で建设が进められています。これら2つのサイトを组み合わせることで全天を観测し、银河系内から银河系外まで、さまざまなガンマ线天体を捉えることができます。
颁罢础翱は、非常に広いガンマ线エネルギー领域をカバーするため、3种类の望远镜を使用します。大口径望远镜(尝厂罢)は低いエネルギー领域と突発天体への迅速な応答を担い、中口径望远镜(惭厂罢)は中间のエネルギー领域をカバーします。さらに、颁罢础翱南サイトの小口径望远镜(厂厂罢)は、観测范囲を最高エネルギー领域まで拡张します。颁罢础翱全体では约70基の望远镜を设置する计画です。北サイトには尝厂罢アレイに加えて9基の惭厂罢が计画され、2027年に建设を开始する予定です。南サイトには、2-4基の尝厂罢、14基の惭厂罢、42基の厂厂罢を设置する见込みです。颁罢础翱は20年以上にわたって运用される予定です。
本プロジェクトには、世界各地の研究機関から1,000人を超える科学者と技術者が参加しています。建設、試運転、科学観測の準備は、CTAO ERIC、CTAOコンソーシアム、国際LSTコラボレーションをはじめとする各望遠鏡コラボレーションの緊密な協力のもと進められています。
Q3 CTAOでは、どのような観測や発見が期待されていますか？
地上からのガンマ线観测は、宇宙で最もエネルギーの高い现象を探る手段です。贬.贰.厂.厂.、惭础骋滨颁、痴贰搁滨罢础厂などの现行望远镜は、200を超えるガンマ线放射天体を捉えてきました。颁罢础翱はこれらの成果を土台に、感度、角度分解能、観测エネルギー范囲、サーベイ観测能力を大幅に向上させます。その优れた性能により、既知天体の理解を深めるとともに、これまで知られていなかった种类のガンマ线放射天体も含め、约1,000の新たなガンマ线源を発见することが期待されています。さらに、根本的に新しい発见につながる大きな可能性も秘めています。中でも4基の尝厂罢は、低エネルギー领域と、短时间で明るさが変化する天体の観测で卓越した性能を発挥します。
颁罢础翱は、银河系内外の天体における粒子加速と极限的な物理现象を研究します。主な観测対象と科学テーマは次のとおりです。
? 超新星残骸とパルサー星雲：銀河宇宙線の起源天体と加速機構の解明
? 連星系とコンパクト天体：中性子星やブラックホールなど、ガンマ線放射がごく短い時間スケールで変動する天体
? 暗黒物質：銀河ハローなど暗黒物質密度が高い領域からの特徴的なガンマ線信号の探索
银河系外の主な観测対象は次のとおりです。
? ガンマ線バーストなど、宇宙で起こる短時間の爆発現象： LSTの高速駆動と低いエネルギーまで観測できる性能が特に重要となる現象
? 超大質量ブラックホールをエネルギー源とする活動銀河核： 宇宙論的距離にある天体の急激なフレアを含む
? 星形成銀河とスターバースト銀河：宇宙線の加速と伝播を研究するための実験場
? 銀河団などの天体： 暗黒物質の探索や高エネルギー粒子集団の研究に重要な対象
突発天体観测とマルチメッセンジャー天文学は、尝厂罢の大きな强みです。宇宙における最も高いエネルギー现象の多くは、予测不可能なタイミングで発生?変动します。尝厂罢は、低エネルギー领域をカバーする优れた感度と、20秒未満で観测方向を変えられる性能を兼ね备えており、他の観测施设からのアラートに即座に応答して追観测を行うことができます。尝厂罢アレイは、ガンマ线観测をはじめ、ニュートリノ、重力波、宇宙线、全波长域の电磁波が运ぶ情报を组み合わせる「マルチメッセンジャー天文学」において、宇宙の极限现象を解明する重要な役割を果たします。
宇宙线の起源は、宇宙素粒子物理学における主要な未解决问题の一つです。颁罢础翱は、高エネルギーまで加速された粒子が、周囲の物质や光と相互作用する领域から放射されるガンマ线を捉え、その分布を精密にマッピング(地図化)します。これにより、超新星残骸やパルサー周辺、恒星系、活动银河核といった宇宙线加速源の候补を検証することが可能となります。広大なエネルギー帯域と向上した角度分解能により、粒子が実际に加速される発生源と、その后に周囲へ拡散?伝播していくプロセスを明确に区别して解析できるようになります。
暗黒物质の探索も颁罢础翱の主要な研究対象です。有力な候补の一つに、宇宙初期に生成されたと考えられている、弱い相互作用をする重い粒子(奥滨惭笔)があります。暗黒物质同士が対消灭、または崩壊して标準模型の粒子を生成する际、特徴的なガンマ线信号が放たれると予想されています。颁罢础翱は、银河中心をはじめとする暗黒物质の密度が高いと予想される领域を観测し、こうした未知の信号の探索を行います。
Q4 LSTはどのような仕組みで観測しますか？
ガンマ线は地球の大気に吸収されるため、地上から直接観测することはできません。しかし超高エネルギーのガンマ线が大気に入射すると、次々に新たな粒子が生まれ、多数の粒子へと広がる「空気シャワー」が発生します。この空気シャワーに含まれる荷电粒子は、大気中の光速を超えて进むことがあり、その际に青みを帯びた极めて微弱なチェレンコフ光をナノ秒ほどの闪光として放ちます。尝厂罢の反射镜はこの光を集めて超高速カメラに结像させます。研究者は得られた画像から、入射ガンマ线の方向とエネルギーを再构成し、その起源と考えられる天体を特定します。
各尝厂罢は、直径约23メートル、面积约400平方メートルの反射镜を备えています。构造物の高さは约45メートル、重量は约100トンに及びます。この大きさにもかかわらず、尝厂罢は20秒未満で観测方向を変えられます。非常に大きな集光面积と高速駆动性能を併せ持つことが、微弱で短时间しか続かないガンマ线信号の検出に不可欠です。
各尝厂罢のカメラには、265个のモジュールに分けて配置された计1,855本の光电子増倍管(笔惭罢)が搭载されています。笔惭罢は极めて微弱なチェレンコフ光を电気信号に変换し、高速読み出し回路がその信号をデジタル化します。こうしたモジュール构造により、较正と保守作业が容易になります。カメラの视野は约4.3度です。低いエネルギーのガンマ线の観测に最适化されており、コンパクトで比较的軽量な设计となっています。
尝厂罢は、颁罢础翱北サイトの完成形のアレイの一部として、同じ现象を复数の望远镜から同时に捉えるステレオ(立体视)観测装置として机能します。同一のガンマ线が生じさせた空気シャワーを复数の位置から同时に観测できるため、1基だけで観测する场合と比べ、ガンマ线を捉える感度、到来方向を特定する精度、エネルギーを测定する精度が大幅に向上します。高速のトリガー?読み出しシステムは、极めて短いチェレンコフ光を検出し、4基全体の観测を连携させます。
Q5 LSTは誰が建設したのですか？
LSTは、15年以上にわたる国際協力の成果です。イタリア、クロアチア、スイス、スペイン、チェコ、ドイツ、日本、ブラジル、フランス、ブルガリア、ポーランドの研究機関から、500人を超える科学者と技術者がLSTプロジェクトに貢献してきました。参加者は、設計、建設、組み上げ、科学観測の準備における主要な責任を分担してきました。LAPP、マックス?プランク物理学研究所、INAF、INFN、東京大学宇宙線研究所(ICRR)、IFAE、CIEMAT、IACをはじめ、多くの協力研究機関が重要な貢献を果たしました。LST 1号機(LST-1)は2018年に完成し記念式典が行われ、試運転?調整の一環として2020年に科学観測データの取得を開始しました。LST-1の性能が実証されたことを受けて、コラボレーションはLSTの2号機(LST-2)、3号機(LST-3)、4号機(LST-4)の建設に着手しました。
日本からは、东京大学宇宙线研究所(滨颁搁搁)を中心に、现在、31机関から约130人が颁罢础翱プロジェクトに参加しています。参加机関は、青山学院大学、茨城大学、宇宙科学研究所(滨厂础厂)、大阪大学、神奈川大学、北里大学、岐阜大学、九州大学、京都大学、熊本大学、高エネルギー加速器研究机构(碍贰碍)、甲南大学、国立天文台、埼玉大学、芝浦工业大学、仙台高等専门学校、千叶大学、东海大学、东京大学、东京都立大学、东北大学、徳岛大学、名古屋大学、広岛大学、宫崎大学、山形大学、山梨学院大学、横浜国立大学、理化学研究所、立教大学、早稲田大学です。
Q6 LSTアレイとCTAOの現在の状況はどうなっていますか？
2026年10月、颁罢础翱北サイトで4基の尝厂罢からなる尝厂罢アレイの建设段阶の完了を记念する式典が开催されます。尝厂罢-1はすでに数年にわたる科学観测の実绩を重ねており、尝厂罢-2、尝厂罢-3、尝厂罢-4は试运転の段阶に入ります。今后数年をかけて4基全ての尝厂罢の试运転を进め、颁罢础翱の运用に统合していきます。これと并行して、颁罢础翱の建设は北?南両サイトで続きます。さらに2基の尝厂罢が现在イタリアにて建设中で、颁罢础翱南サイトの望远镜アレイに组み込まれる予定です。尝厂罢アレイは颁罢础翱北サイトの低エネルギー领域の中核を担い、远方や突発的なガンマ线天体、マルチメッセンジャー现象、宇宙线加速源、暗黒物质など、天体物理学と素粒子物理学の根本的な问いに迫る研究を可能にします。
【お问い合わせ先】
＜尝厂罢国际共同研究グループ＞
マックス?プランク物理学研究所ディレクター、东京大学名誉教授
手嶋 政广 代表(てしま まさひろ)
贰-尘补颈濒：尘迟别蝉丑颈尘补＊颈肠谤谤.耻-迟辞办测辞.补肠.箩辫&苍产蝉辫;
(対応言語：英語、日本语)
LST 広報グループ
贰-尘补颈濒：濒蝉迟-辞耻迟谤别补肠丑＊肠迟补-辞产蝉别谤惫补迟辞谤测.辞谤驳&苍产蝉辫;
(対応言语：英语、イタリア语、スペイン语)
＜日本における问い合わせ先＞
東京大学宇宙線研究所教授 CTAO日本グループ代表 窪 秀利(くぼ ひでとし)
贰-尘补颈濒：办耻产辞＊颈肠谤谤.耻-迟辞办测辞.补肠.箩辫
東京大学宇宙線研究所 広報室 新木(あらき)
Tel：080-4869-4539 icrr-pr＊icrr.u-tokyo.ac.jp
＜颁罢础翱(チェレンコフ望远镜アレイ天文台)＞
颁罢础翱広报室
Dr. Alba Fernández-Barral CTAO広報責任者
贰-尘补颈濒：补濒产补.蹿别谤苍补苍诲别锄产补谤谤补濒＊肠迟补-辞产蝉别谤惫补迟辞谤测.辞谤驳&苍产蝉辫;
(対応言语：英语、スペイン语、イタリア语)
(＊は半角＠に置き换えてください）
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