これがアルマ望遠鏡だよ。
干渉計方式の巨大望遠鏡で、全部で６６台あるよ。

アルマ望遠鏡ってなんだろう？

ボクの左にあるトランスポーターっていう専用車で動かすんだよ。

すごい、すごーい！
アンテナがたくさんあるね！

ボリビア

アルマ望遠鏡は、南米のチリ共和国北部・アタカマ砂漠の標高5000mの高地にあります。

チリ

山麓施設
(OSF/2900m)

さんろく

山麓施設

アタカマはずーっと、こんな砂漠でとっても乾いているんだよ〜
向こうのほうに山麓施設がみえるね！

カラマ

チリは乗継ぎしないといけない

しせつ

太平洋 サンペドロ・から、とても時間がかかるよ。
さらにサンティアゴからカラマまデ・アタカマで飛行機で2時間、そこから山麓施設まで車で2時間かかるんだ。

アントファガスタ

山頂施設(AOS/5000m)

だいたい40時間

ヨーロッパの12m アンテナ２５台

北アメリカの12m アンテナ２５台

25

25

アルゼンチン

モリタアレイ

日本の１２m アンテナ４台
日本の７m アンテナ１２台

４（ACA：アタカマコンパクトアレイ）

１２Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)

日本は、高精度パラボラアンテナ16台、超アルマ望遠鏡 計６６台

伝導受信機3種類（米欧製含む全アンテナに搭載）、日本製アンテナで集めた信号を処理するための高速相関器を開発したよ。日
本製アンテナ16台と受信機・相関器からなるシステムを「モリタアレイ」と呼ぶよ。

日本が主導する東アジア、北アメリカ、ヨーロッパ、そして設置国のチリを加えた22の国と地域による国際共同プロジェクトで、30年にわたる構想・建設を経て2013年に本格観測が始まったよ。

すばる望遠鏡ハッブル宇宙望遠鏡

とかの視力

１０

アルマ望遠鏡モリタアレイなし

モリタアレイは、アメリカやヨーロッの視力パのアンテナでは観測しにくい「広がった天体」からの電波をとらえて、電波写真の画質を向上させるんだよ。

アルマ望遠鏡はすばる望遠鏡やハッブル宇宙望遠鏡の約10倍の視力を持ち、今まで明らかにされていなかった銀河や星・惑星の誕生や進化についての謎が、次々に解明されているよ！

大阪にある1円玉が東京から見える！

こうやって並べて比べてみるとかなり違うね！

モリタアレイあり

AOS

山頂施設

アルマ望遠鏡の場合

標高5000ｍ約20kmにわたって広がる広大な敷地にミリ波66台のパラボラアンテナが設置され、アン鏡面精度
25 マイクロメートル

テナからの信号を結合する相関器などを収Array Operations Site

サブミリ波

納する建物もあります。

アタカマ砂漠は標高5000ｍにある砂漠で、空気が薄くて、とても乾燥してるんだよ。
そして0度以下なのに日差しが強いんだ。

なぜ、こんな過酷な場所にあるのかというと、サングラスや日焼け止めを忘れずに波長の短い電波…サブミリ波をとらえることができるからだヨ。
サブミリ波は水蒸気で吸収されてしまうから、水蒸気が少ない乾燥した標高の高い場所が適しているんダ。

喉カラカラ〜
水は必須だよね！
ヨーロッパくん大丈夫？
これが相関機だよ。

空気薄いデース

多分、世界で一番高い場所にあるスーパーコンピューターだよ。

OSF

山麓施設
標高５０００mは人間にも機材にも過酷な環境のため、山頂施設（AOS）に観測者や技術スタッフが常駐することはありません。標高約2900m地点に山麓施設（OSF）があり、AOSにある望遠鏡

Operations Support Facilityの遠隔操作や各種観測装置のメンテナンスなどを行っています。

至メインゲートゲートから15kmで、山麓施設（OSF）に着くよ。

この建物にアンテナのコントロー
アルマ望遠鏡への入り口だ。

ルルームや、受信機を組み立て、調ここから先はアルコール厳禁だぜ。

整する施設があるんだ。
真ん中の写真はちょうど受信機整備しているところだね。

水タンク

下の写真は、山頂のアンテナ群を宿泊施設遠隔操作するコントロールルームだよ。

旧宿舎

技術設備棟
燃料タンク
ゲートから15kmで、山麓施設（OSF）に着くよ。

山頂へのゲート

OSFには通常150人〜２００人働いているんだ。
だから宿泊施設や食堂も完備されているよ。
この左のスープはカスエラっていうチリの代表的な家庭料理なんだ

至山頂施設(AOS)

AOSとOSF間のアンテナの移動はトランスポーターで行うよ！

発電機

メンテナンス棟
旧 アメリカアンテナ組み立てエリア

AOSへは約30㎞あるから結構時間かかるんだ。

ガソリンスタンド

AOSは海抜0mの半分しか酸素がなくて、乾燥して

旧 日本アンテナ組み立てエリア

いて日差しや風も強いから、無理しちゃダメだぜ。

倉庫

それから８時間以上山頂に滞在するのは禁止なんだ。

旧 ヨーロッパアンテナ組み立てエリア

左の建物は相関器がある建物だ。

健康診断を受けられる診療所や、週末の一般見学のためのビジターセン
ターがあるよ。
山頂に登る前にここで健康診断する
んだって。
山頂は空気薄いから酸素ボンベを忘れずに〜

この建物の二階には展示室があるよ〜

アンテナをここでメンテナンスするヨ。修理終わったらまた山頂に戻すんダ。

ミリ波・サブミリ波ってなんだろう？
アルマ望遠鏡はミリ波とサブミリ波を観測できるんだよ！

はい、はい！
先生！

まず、電波は電磁波の一種だよ。ガンマ線やX線、紫ミリ波とかサブミリ波って何？

外線、可視光、赤外線も同じ電磁波の仲間なんだ。

赤外線より電波波長によって、名前や性質が変わるよ。のほうが波長が電波の中で、波長が数mmの電波を「ミリ波」、波長長いんだね〜

1mm以下の電波を「サブミリ波」と呼ぶんだよ。

コタツあったかそう〜

いろいろな波長で観測したアンテナ銀河ええ?!
今まで知らないで観測してたの?!

ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)

電波

Bernhard Brandl and the WIRC team (Cornell),
Palomar Observatory

赤外線

ESA/Hubble & NASA

可視光

NASA/GSFC/Swift

紫外線

X線

同じ天体でも、違う波長で観測するとぜんぜん違う姿が見えるんだね～

ミリ波・サブミリ波を観測する

アルマ望遠鏡の３大目標

ミリ波・サブミリ波は、星々の間にただようガスや塵から出てきます。

宇宙にただようガスや塵が放つミリ波・サブミリ波を観測するこ星間のガス・塵とで、アルマ望遠鏡はさまざまな宇宙の謎に挑んでいるよ！

ちりガス

銀河誕生の謎
私たちが住む天の川銀河は、1千億の星の集まりです。宇宙にはこのような銀河が何千億個もあるといわれます。では、最初の銀河はいつどのように生まれ、どのように進化してきたのでしょうか？アルマ望遠鏡は、遠くの宇宙＝太古の宇宙を観測し、銀河の誕生と進化の謎に迫ります。

！ リ波！
殺必ミ
ブサ・波
リミ

ガスや塵は、場所によってはマイナス260℃という極低温のため、光を放つことができません。
しかし、ミリ波・サブミリ波なら出すことができます。

ガス

ちりよわよわ〜ちりボクたち、低体温〜
ガス

惑星系誕生の謎
太陽系はどのように生まれたのでしょうか？

へろへろ〜

数多く見つかっている太陽系外惑星は、どのように作られたのでしょうか？アルマ望遠鏡は高い解像度で若い星のまわりを観測し、惑星系誕生の現場を電波写真に撮ることによって、太陽系のルーツをも明らかにしようとしています。

ガスや塵は星や惑星の材料になります。

ガスにはさまざまな分子が含まれていて、分子ごとに少しずつ異なる波長の電波を出しています。
この分子が電波を出している

ガス雲や円盤の中に含まれるガスや塵がミリ波サブミリ波を出している。

物質進化の謎
地球生命の材料であるアミノ酸は、宇宙に存在するのでしょうか？存在するとしたら、どの星のまわりにもあるのでしょうか？ それとも珍しい存在なのでしょうか？ アルマ望遠鏡は、アミノ酸やさまざまな有機分子が放つ電波を宇宙に探し、生命の起源と宇宙のかかわりに迫ります。

サブ波・サブミリ波を観測することで星や惑星、銀河の誕生の謎に迫ることができます。

電波の波長を分析することで、分子の種類や量、温度や運動のようすを明らかにすることができます。

NASA/CXC/SAO/J.DePasquale単一鏡と干渉計

望遠鏡の口径についての初歩的知識
口径１０㎝の場合

ぼんやり

これは野辺山４５ｍ望遠鏡だよ。
「ミリ波」を観測できる望遠鏡としては日本最大だよ。
でも、遠くを見る為にはもっと大きな望遠鏡が必要だったんだ。

口径８ｍの場合

わー、おおきいねー！

くっきり
望遠鏡は、口径が大きいほど解像度（視力）が上がって、感度も高くなるよ。大きな望遠鏡ほど細かくて暗い天体まで見えるんだ。

わら

わら

自重で崩壊しちゃうよ〜

でも、直径が大きなパラボラを作るのは難しい…

た！
き何か、おアンテナで受信した電波を…
気軽に送ってくるけ
まとめる
どの大変
なんやぞ…

だから、大きな望遠鏡の代わりにたくさんのパラボラアンテナを並べて…

重いっす…
日があたらないっす…

干渉計についての豆知識

ひ ろぎっし
り

とけっ
送にん
関器さ相

コンピュータ（相関器）で合成して…

魔法陣みたい「全体をひとつの電波望遠鏡として使う」という方法が考えられたよ。
これを「干渉計」と呼ぶよ。

び ろ

16キロメートル
アンテナの間隔を広げることで、同じ直径の望遠鏡と同等の視力を得ることができマース。
つまり、１６㎞広げると直径１６㎞パラボラで見てるのと同じなんだヨ。

単一鏡私のような単一鏡は、短い時間で広い範囲を観測できるのだ。
カメラの広角レンズみたいなものだね。

大きく広がった構造や天体の全体像を観測するのが得意。

長野県の野辺山にある電波ヘリオグラフやミリ波干
渉計も、干渉計方式の望遠鏡です。

オレ達アルマ望遠鏡のアンテナは、16kmの範囲に広がれるんだ！
山手線の直径と同じぐらいだな。

干渉計

ぼく達８４人いるよ。

ボク達干渉計は、視力が良いから、狭い範囲を詳しく見ることができるよ。
望遠レンズみたいにね。

天体の細かい構造をズームアップして観測するのが得意。

アルマ望遠鏡のあるアタカマ
砂漠で、2004年から観測をしているアステ望遠鏡（口径10ｍ）です。野辺山45m望遠鏡と同じく、単一鏡です。

アルマ望遠鏡のアンテナ・受信機・相関器

電波の集め方アンテナは、目標の天体に狙いを定め、そこからやってくる電波を集める役割を持ちます。

アルマ望遠鏡アンテナは、日米欧がそれぞれに開発を行ったため、形が違う4種類のアンテナ（口径12m 3種類、口径7m 1種類）があります。
形が違っても、組み合わせることでひとつの巨大な望遠鏡として機能します。

天体が出す電波７ｍなのはボクお皿（主鏡）で電波を集め、反射する。

だけだよー。
この写真欠席した人みたいになってる〜

副反射鏡がその電波を受け、さらに反射するアンテナの中の受信機が電波を電気信号に変換

これは、３種類の１２mアンテナが同日本とアメリカとヨーロッパ、時に整備されている、珍しい写真だ。

それぞれ形が違うんダ。

左が俺（アメリカ）、真ん中が日本、右がヨーロッパ

どこが違うかわかるかな？

リニアモーター

複数の望遠鏡で集めた信号を相関器で合成。

受信機

高速精密駆動のテスト中〜
目がまわる〜

バンド４

バンド８

バンド10

受信機は１０種類ある
んだけど、日本が作ったのはこの３種類だよ。
バンド１０が一番大変だったんだって。

アンテナで集められた電波を電気信号に変換するのが「受信機」の役目です。アルマ望遠鏡は周波数35GHzから950GHzまで
日本製アンテナは、アンテナを動かす部分に磁石の力を利用したの観測周波数帯を10に区分し、それぞれ専用の受信機で受信しリニアモーターを採用しています。高速でアンテナを動かすことがます。日本は、国立天文台先端技術センターがバンド4・8・10のできるため、目標天体の切り替えをすばやく行うことができます。

3種類の受信機の開発と製造を担当しました。これらの受信機

また歯車などのかみ合わせがないため、非常に滑らかに騒音も少は飛行機でチリに送られ、アルマ望遠鏡山麓施設での性能試験なく天体を追いかけることができます。

を経てアンテナに搭載されています。

電波を正確に焦点に集めるため、アンテナの日本が開発したモリタアレイ用相関器は、処表面はなめらかでなくてはいけません。アル

理速度が1秒間に120兆回という世界第一マ望遠鏡のアンテナは、表面の凹凸が25マ線の計算速度を持つ専用コンピュータで、モイクロメートル（髪の毛の太さの約1/3）以下リタアレイの16台のアンテナから送られてという高い精度を実現しています。これは、髪の毛の太さ12mメートルのアンテナを東京ドームの大きの1/3というさに広げたとしても、0.5ミリメートルの凹凸しかないことに相当します。と、枝毛の太さより細い？

くる毎秒256ギガバイトのデータを処理しボク達アルマ望遠鏡が一つの大きな望遠鏡として機能するのに必要なのが、この相関器だよ。
これは日本のアンテナ用だよ〜

アンテナ鏡面相関器ます。米欧製の50台の12メートルアンテナからくる信号は、北米が開発した別の相関器で処理されます。