天文学では、大きいほど良いというわけではありません

建設は2011年に始まったが、中国は2016年に巨大なFAST電波望遠鏡が完成したことを大々的に呼び起こし、「このクラスの中で最大かつ最も強力」だとしている。それには理由がないわけではありません。しかし、天文学では、問題はサイズの問題ほど単純ではありません。このような規模の電波望遠鏡がなぜ建設されたのか、その状況を理解する必要があります。

「世界最大」

FAST電波望遠鏡が世界最大であるというのは誤りです。 500 メートル開口球面望遠鏡(FAST) は、同世代の固定電波望遠鏡としては最大のものになります。直径 500 メートルの巨大なアンテナ。その軸上には 4,600 枚の個別の可動パネルが取り付けられています。これらのおかげで、FAST 電波望遠鏡は天体を 40% カバーすることになり、有名な (そしてこれまでで最大の) アレシボ望遠鏡などの同等の望遠鏡よりも多くなります。たとえば、これは 20% しかカバーしておらず、直径は 300 メートルです。 FAST電波望遠鏡は、非常に澄んだ空を持つ中国の人里離れた人口密度の低い地域、貴州省ピンタンに建設されています。

この巨大な望遠鏡は、電波放射を非常に正確に探索して宇宙の定点を分析するために準備されています。実際、アレシボ電波望遠鏡の 2 倍の感度があります。この巨像の費用は 1 億 1,000 万ドルに達し、その責任者が説明したように、その建設の主な動機はデータの出所にあります。同国の宇宙研究機関の責任者らは、他国の第三者データを利用しても期待した結果が得られなかったため、独自のデータを入手する必要性を何度も繰り返してきた。

FAST電波望遠鏡、もう一つのツール

マドリッド材料科学研究所 (CSIC) の分子天体物理学グループに所属する研究者、ルイス ヴェリラ プリエト氏が、ニューロストリームのこの質問に答えました。 「*私の意見では、中国は世界的な経済大国です。最終的には、コンソーシアムや各国も世界で最高の天文台を目指して競争し、人類史上最高の科学的発見をしたいと考えています*。」このタイプのアンテナはほとんどないため、アジアの国がこのタイプの技術を選択するのは自然な選択肢と思われます。

なぜなら、FAST電波望遠鏡は唯一のものでも最良のものでもないからです。これを言うのは、車を直すにはドライバーよりもレンチの方が良いと言っているようなものです。これらは異なるツールですが、適切なタイミングでどちらも同様に必要になります。ルイスは、星間物質と星周物質の物理化学的性質を研究しています。これを行うために、世界中のアンテナから取得したデータを使用します。最良の例の 1 つは、巨大な干渉計であるアルマ望遠鏡からのデータです。干渉計は、チリのアタカマ砂漠にある宇宙干渉計から届く光のパターンの干渉を検出します。この巨像には、長さ 7 ～ 12 メートルのアンテナが 66 本あります。

両方の楽器の違いは多く、複雑です。 1 つ目は、すでに述べたように、アルマ望遠鏡は干渉計として知られる一連の移動アンテナであり、その目的は私たちに届く光パターンの干渉を検出することです。もう 1 つの違いは感度にある、と Luis 氏は説明します。「非常に大まかに見積もると、単一のアンテナまたは干渉計の場合、感度は放射線を集める全表面に依存するため、FAST の方が感度が向上します。ただし、次の点は指摘しなければなりません。」アルマ望遠鏡の感度はかなり良いですね。」

しかし、アルマ望遠鏡は、アンテナ間に存在できる距離が長いため、角度分解能が向上しています。 FAST のような単一アンテナは角度分解能が非常に限られていますが、角度分解能を高めるには単一アンテナが巨大になる必要があるためです。 500 メートルというと非常に長い距離のように思えるかもしれません (そして実際にそうなのです) が、最大 16 キロメートル離れた場所にある 66 個のアンテナの機動性に匹敵することはできません。 「私たちの太陽系が私たちから遠く離れていることを想像してください。角度分解能が低いと、惑星があるかどうか区別できないでしょう。」注意深く観察するにはその幅が必要です。一方で、観測する周波数の範囲も異なります。アルマ望遠鏡の周波数は 84 GHz から 950 GHz までですが、FAST は 70 MHz から 3 GHz の範囲の信号を空で探します。

巨大な望遠鏡を使った作業

しかし、FAST のような巨大な電波望遠鏡は何のためにあるのでしょうか?それともソウル？具体的にはそれらの働きは異なりますが、ルイス氏はその用途を一般的な言葉で説明しています。「このサイズの電波望遠鏡を使用すると、宇宙からの信号を低周波数（または長波長、一方は他方の逆）で信じられないほどの感度で観測できます。」 。これは、非常に弱い信号を検出できるようになるため、重要です。非常に遠い銀河やパルサーから放出されるものと同様です。他の周波数範囲では検出できない分子も検出できます。興味深いことに、FASTの公式ウェブサイトには地球外信号の探索についても言及されていると研究者は指摘した。 「しかし、それはすでに多くの憶測です。探すことと見つけることは別のことです。」

分子天体物理学研究グループのルイス氏の研究は、太陽に似た星の最終段階の 1 つである「巨人の漸近枝」と呼ばれる段階に焦点を当てています。 「*さあ、太陽が数十億年後に経験することだ。私たちは、約400光年か500光年離れたところにあるAGB星の表面に最も近い領域を観察することができている。そこでは塵や分子が形成され、それが後で生成される」星間物質に組み込まれ、新しい星や惑星系の形成の基礎として機能します。」彼は私たちに言いました。

アルマ望遠鏡の高い角度分解能により、宇宙の領域や天体をより詳細に観察できるようになります。 FAST 電波望遠鏡を使用すると、特定の領域を細心の注意を払って詳細に観察できるようになり、他の方法では検出できない特定の分子や元素を見つけることができます。つまり、先ほども述べたように、これは FAST、ALMA、または世界中の他の望遠鏡間の競争の問題ではありません。どんなに大きくても小さくても。最も控えめな古典的なレンズ望遠鏡から最も洗練された干渉計まで、私たちが自由に使えるツールのひとつひとつが、宇宙の秘密の探求において重要な役割を果たしています。そして、天文学では、大きいほど良いというわけではありません。