第1章参考資料平成２４年度東京工業大学大学院基礎物理学専攻宇宙物理学（前半）松原英雄（ISAS、JAXA）現代の宇宙物理学の課題の解明には、多波長天文学が不可欠となっている赤外観測可視光観測 X線観測電波観測波長 5m 1cm 10μm 500nm 250nm 0.5nm 0.5pm 色々な波長の電磁波で、近くの宇宙から遠くの宇宙へと探る。 2 我々の銀河系（中心部）可視光近赤外（COBE衛星）遠赤外（IRAS衛星） R1-p3 画像提供：NASA／ADC 赤外線で見た全天中間～遠赤外線（銀河座標系表示） R1-p4 画像：NASA提供 NASA提供銀河の卵ー宇宙の「しわ」宇宙背景放射探査機COBEによって見つかった、絶対温度２．７Kの宇宙背景放射のゆらぎ“宇宙のしわ”の図。銀河や銀河団はここから誕生した。 5 （画像：NASA提供） WMAP Observations of the CMB WMAP •Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (2001 at L2) q ~ 70 •Probe the CMB fluctuation Spectrum below the horizon scale : q ~ 900 - 0.20 (in terms of multipole l : l = 2-1000 q = 180o / l ) q ~ 0.20 WMAP Observations of the CMB Red - warm Blue - cool 目で見える銀河はすべて見つけるハッブル宇宙望遠鏡による太古の宇宙の探索ハッブル宇宙望遠鏡（画像：NASA提供）赤外線でみた40億光年以上のかなたの宇宙 ISO （赤外宇宙天文台）ハッブル望遠鏡のとった画像に、波長15ミクロンでのＩＳＯによる観測（等高線）を重ねた。（Astron. Astrophys. Vol. 342, 313-336 (1999).）星をまさに作りつつある銀河がいっぱい見つかりつつあります！観測波長15mm • 赤外天文衛星「あかり」は北黄極方向に長時間の撮像観測データを貯め 10 ています！（左は国立天文台の「すばる」望遠鏡でとった可視光画像）ハッブル宇宙望遠鏡で見る重力レンズ銀河団銀河団：100～1000個の銀河の集団 11 写真・STScI 銀河団にはＸ線で輝く高温ガスがあるこの高温ガスを閉じこめておくためには、暗黒物質による重力が必要です。あすか衛星によるX線画像可視光髪の毛座銀河団 12 （写真/ＪＡＸＡ） M101の壮観なイメージ http://www33.ocn.ne.jp/~inetwada/cxoa090210.htm 13 14 Warm dust clumps (heated by Starformation) distribute outer edge of the galaxy! Cold Dust Warm Dust AKARI/FIS Evidence of ‘tidal interaction' with a companion galaxy which dragged out the gas from the companion, falling onto the outer edge of M101 triggering the active star formation • Warm dust in red, cold dust in blue, together with optical (DSS R-band, green) & Far-UV (GALEX, light blue) 天体の位置の表し方（１）地平座標系 • 方位角と高度 – 観測地点がどこにあるか、また時刻によって天体の座標は変わってしまう。 http://www.astroarts.jp/alacarte/kiso/image/110.gif 観測地点や時刻に依らず、天体の位置を表すには • 天の赤道：天の極軸（地球の自転軸の方向）に垂直な面 • 黄道：天球上での地球の軌道面天体の位置の表し方（２）赤道座標系 • 赤道面と黄道は、春分点と秋分点で交わる。 – この春分点の方向は（地球の自転軸の傾きが一定と思えば）ほぼ慣性空間に固定された方向である。 – 春分点を起点に赤道に沿って測った時角を赤経α、経線（αが一定の大円）に沿って赤緯δ（赤道δ＝0）を定義する。 http://www.astroarts.jp/alacarte/kiso/image/113.gif 座標変換（地平座標 赤道座標） http://www.sci.kagoshima-u.ac.jp/~nishio/InSP/InSP2006-2PPT.pdf 天体の位置の表し方（３）黄道座標系 • 春分点を起点に、黄道に沿って黄経λ、経線に沿って黄緯βを定義する。 • 黄道傾斜角 q0 = 23 27 – 春分点をＸ軸とすると、Ｘ軸周りにθ0回転すれば得られる http://www.astroarts.jp/alacarte/kiso/image/115.gif 天体の位置の表し方（４）銀河座標系 • 銀河赤道（天の川の中心線）は、赤道に対して傾斜しています。 qG = 62 52  • 原点は？ – 銀河中心（射手座の電波源ＳｇｒＡ）(J2000) を銀経の原点とする  = 17h 45m.6  = 2856 http://www.astroarts.jp/alacarte/kiso/image/117.gif 銀河座標系は全天画像で良く使います近赤外線でみた全天画像 Two Micron All Sky Survey (2MASS), • 銀河円盤とバルジ（丸く膨らんだ部分）を横から見たような姿に見えますね？わたしたちは、確かに一つの銀河の中に住んでます。大気の透過率（近中間赤外） “Astrophysical Quantities” R1-p24 高度５６００ｍまで上ると・・（１）近赤外 www.ioa.s.u-tokyo.ac.jp/TAO/pjbook/chap7.pdf 高度５６００ｍまで上ると・・（２）中間赤外 • 赤がPWV=0.38mm、青がPWV=0.91mm であり、各々高度5600m、4200m での水蒸気条件上位10%相当。高度５６００ｍまで上ると・・（３）23－40mm 大気の透過率（サブミリ波） R1-p28 ＡＬＭＡサイト（チリ、標高5000m） ALMAはミリ波サブミリ波電波干渉計 (Atacama Large Millimeter / Submillimeter Array) • 日、北米、欧、台湾、チリの国際協力 • – チリ北部標高5000m の乾燥大地に設置 • – アンテナ台数：12 m 54 台、7m 12 台 • – 波長10 mmから0.35 mmをカバー • 2011年8月、16台のアンテナが稼働 heapa.astro.isas.ac.jp/activity/2011/heapaws11/presen/6-2saito.pdf 地上からの可視・赤外線観測の際の背景光（１） http://www.kusastro.kyoto-u.ac.jp/~iwamuro/LECTURE/OBS/atmos.html 地上からの可視・赤外線観測の際の背景光（２）記号名称温度 emissivity 備考 GBT Ground-Based Telescope 273 K 0.1 望遠鏡鏡面からの熱輻射 AE Atmospheric Emission ～ 273 K 1 - 透過率地球大気からの熱輻射 OH OH airglow --- --- 地球大気からの非熱的放射 ZSL Zodiacal Scattered Light 5800 K 3×10-14 黄道面付近のダストによる太陽光の散乱 ZE Zodiacal Emission 275 K 7.1×10-8 黄道面付近のダストからの熱輻射 GBE Galactic Background Emission 17 K 10-3 銀河面付近のダストからの熱輻射 CST Cryogenic Space Telescope 10 K 0.05 冷却宇宙望遠鏡での熱輻射 CBR Cosmic Background Radiation 2.73 K 1.0 宇宙背景放射