プロローグ「電波宇宙からの使者」
はるかに広がる大宇宙…そこに潜むさまざまな謎を解き明かそうと、私たちは、古来より天文学を発達させてきました。それは長い間“目で見える宇宙”の姿、すなわち可視光を観測することで進められてきました。しかし、20 世紀半ばになって、電波をはじめとする多様な電磁波の観測が可能になると、今まで可視光では見えなかった新しい宇宙の姿が次つぎと明らかになり、天文学は大きく前進しました。それは、広大な“多波長宇宙の発見”の成果であったといえます。そしていま、史上最高性能の電波望遠鏡がチリ・アタカマ高原に建設されています。国立天文台も参加する国際プロジェクト「ALMA（アルマ）望遠鏡」計画です。
はたして、アルマ望遠鏡は何を見るのか？ そして電波で見えてくる宇宙とはどんな姿をしているのか？ その答えを求めて、電波宇宙を駆け巡る「アルマー」とその仲間たちといっしょに冒険の旅をスタートさせましょう！

●「アルマーの冒険」制作ユニット
絵／藤井龍二（FUJII Ryuji）
文／平松正顕（HIRAMATSU Masaaki）
構成／高田裕行（TAKATA Hiroyuki）
デザイン／久保麻紀（KUBO Maki）

1

第 1 章 野辺山高原の夜

星空観望のメッカ、長野県・野辺山高原に合宿にやってきた蒼天高校の天文部メンバー。
国立天文台野辺山電波観測所を訪れて電波望遠鏡を見学した、その夜のできごと……。

ここが野辺山
電波観測所だ

電波望遠鏡とふつうの望遠鏡とはどう違うのですか？

すごいね

よろしくお願いします

わが天文部で久しぶりの快晴の夜だ

準備、準備先に行ってるね

それはこの連載で順番に説明していきます

天気もよくなってきたぞ

星空が楽しみだな

わあ、きれい！

千里、暗いから気をつけろよ

うっ！？

オリオン座がいつもと違って見えた02

あ、流れ星ええっ？
あそこに落ちた！

電波を観測する天文台～国立天文台野辺山宇宙／太陽電波観測所
45m 電波望遠鏡

ミリ波干渉計電波ヘリオグラフ

観測所全景

国立天文台野辺山宇宙／太陽電波観測所は八ヶ岳のふもとの野辺山高原にあります（右下・画面の奥は八ヶ岳連峰）。45m 電波望遠鏡（左上）やミリ波干渉計（右上）、電波ヘリオグラフ（左下）など、さまざまな電波望遠鏡が集められた日本の電波天文学のメッカで、常時見学ができます。

八ヶ岳のふもとに広がるこの観測所では、大小さまざまの問分野と言えます。野辺山での電波観測は 1969 年に太陽電波パラボラアンテナが新しい宇宙の姿を追い求めて日夜活観測所が開設された時に始まりました。1981 年に 45m 電波望動しています。波長 3mm ほどの電波をとらえることのできる遠鏡が観測開始、翌年にはミリ波干渉計も観測が開始されたこ

望遠鏡として世界最大口径を誇る 45m 電波望遠鏡。口径 10mとで、野辺山は一気に世界第一線の電波天文台となったのです。のアンテナ 6 台で受信した電波をコンピュータで合成すること

それから約 30 年、野辺山で育った人と培われた技術は、日本でひとつの大きな望遠鏡としてはたらく野辺山ミリ波干渉計。

各地に電波望遠鏡を設置して銀河系地図の作成を目指す VERA、活発な太陽活動の電波動画を撮影するために 84 台のアンテナ

チリに建設中で間もなく観測が始まる ALMA（アルマ）望遠がひまわりのように首を振る電波ヘリオグラフ。さらに 8 台の鏡等へ受け継がれ、さらなる宇宙の謎の探索へとその道は続いパラボラアンテナで構成される太陽電波強度偏波計は、50 年ていきます。

以上の観測データの蓄積から太陽の長期変動のようすを明らかにするためにも使われています。

では、電波で明らかにされる宇宙の姿とはどんなものなのでしょうか？

そもそも「電波で電波天文学は、1930 年代はじめに無線技術の発展の中で見る」とはどういうことでしょう？

偶然宇宙からの電波がキャッチされたことで始まりましこんなにたくさんパラボラアンテナた。可視光による天体観測が古来より暦の制定に使われ、望遠のはなぜ？

鏡の発明で 17 世紀以降大きく進展したのと比べると、若い学

電波宇宙を探る旅に出かけま奈央ちゃんといっ宇宙をそして、を並べるしょに、しょう。

野辺山観測所の見学に来ました。ここ野辺山は冬はとっても寒いけ
ど、人工の電波が少ない上にとても乾燥していて電波の観測に向いているんだって。宇宙の観測は夜しかできないと思っていたけど、ここの電波望遠鏡は昼でも夜でも観測しているし、曇ってても雨が降っててもできる観測があると聞いてびっくり。太陽からも、遠くの星雲からも、もっと遠くの銀河の真ん中にあるブラックホールのあたりからも電波が出ていて、目に見える光だけじゃなくて電波でもいろんな宇宙の姿がわかるんだということを教えてもらいました。大きなパラボラアンテナに雨がたまったり雪が積もったりしないのか心配だったけど、アンテナにはすきまがあって雨はたまらないし、雪が積もったら太陽の方向にアンテナを向けて解かすんだっ

千里奈央（せんり・なお）蒼天高校の 2 年生。星空や宇宙が大好き。将来の夢は天文学者になること。天文部の春合宿中に、ひょんなことから「アルマー」や「いざよい」と出会い、ともに電波宇宙の危機を救うとされる「グランドアルマーの宝剣」を探す冒険の旅に出る。て。意外とアナログだけど、ちゃんと考えられてるんだね。

03

第 2 章 電波宇宙からの使者「流れ星が落ちた！」と、落下地点に駆けつけた奈央が出合ったのは、なんと竜のこども。
「アルマー」と名乗るその生き物は、いったいどこからやってきたのかな？？？

このあたりに何か落ちたみたいだったわ

だれだいけっとばしたのは？

あ、あたしは千里奈央

え、新月なのに？

ぎゃっ

きゃっ！

り、竜がしゃべった！？

ここは野辺山よおいら
アルマー

ノベヤマってどこだい？

光では見えるのに…

あれ？
電波で見えないぞ

どうなっているんだ？

いったー

キミは誰？

ここはどこ？

なんだか暗いところだな、それに星がよく見えないいったい何をいってるの？

あなたはだれ？

04

いったー光で見た天の川と電波で見た天の川を比較してみると…

図 1 光で見た天の川（上）と電波で見た天の川（下）。光で見た天の川では、黒い筋状の部分（暗黒帯）が天の川の光を遮っているようすがわかります。
ところが、電波で見ると、暗黒帯が、逆に明るく見えています。（上画像：長谷川哲夫 / 下画像：NRAO）

電波で見る宇宙と、私たちが目で感じ取ることのできる光で視線を宇宙に向ければ、目に見える光ではたくさんの星が「明る見る宇宙とは、何が違うのでしょうか。上の図 1 は、光でく」光っています。電波で宇宙を見る機械、つまり電波望遠鏡を見た天の川（上）と電波で見た天の川（下）の姿です。両方と空に向ければ、強い電波を出している天体について調べることがも横方向に伸びるスジが見えていますが、そのようすは違います。 できるでしょう。これが電波天文学です。
すが、電波で見た天の川はむしろこの黒い筋の部分が明るく見え上ています。の違う姿を見ることができるのです。実は、光と電波は「電磁波」

光で見た天の川はたくさんの星々の間に黒く見える部分がありま

その 2 枚の天の川の写真に戻れば、光と電波で明るく見える部分が違うことがわかります。つまり、光と電波では宇宙もそも、「見る」とはどういうことでしょう？ 「明るい」と呼ばれる同じ仲間で、その性質の違いは「波長」の違いから来とはどういうことでしょう？ています。

太陽や電球の灯りを私たちは「明るい」と感じますが、これは私たちの目に太陽や電球からたくさんの光が入り、それを眼の奥にある網膜が感じ取っているからです。網膜は電波には反応しないので、たとえば電波を強く出しているはずのテレビ塔や携帯電話を見ても明るくは見えません。しかし機械を使えば、電波がどこから強く出ているかを調べることができます。すると、たくさんの人が持っている携帯電話やノートパソコン、街中の携帯電話基地局やテレビ塔が電波を強く出していることがわかるでしょう。
「電波を強く出しているものがきらきらと輝いている」という情景が思い浮かぶでしょうか？

図 2 モノクロ写真を拡大すると画素の集まりであることがわかります。
カラー画像も、画素の光の強さの集まりを見る原理は同じです。ただ、モノクロとは異なり、3 つの原色の画素を 1 セットにして、それぞれの光の強さを変え、多彩な色が見られるようにしています。

「電波」と聞けば、ラジオや携帯電話を思い浮かべて「耳で聞くもの」と思う人も多いはず。でも電波も光の仲間だから、電波をアルマー（ALMAr）

電波宇宙から可視光宇宙へやってきたこどもの竜。 電 波 宇 宙 に 危 機 を もたらす謎の妨害電波「ジャミンガー」を浴びて意識が遠のくが、そこに 9 つの頭をもつ巨大な竜が現れて「電波宇宙を守るために、グランドアルマーの宝剣を探せ」と告げられ、気がつくと野辺山高原の草むらに倒れていた。

捉える装置を使えばその強さを記録して「見る」ことができるんだ。たとえば、デジタルカメラで撮った画像をどんどん拡大していくと、写真は小さな光点（画素）が集まってできていることがわかる。モノクロ写真では、それぞれの画素は、そこに光がどれくらい強く入ってきたのかを、明暗で示している（図 2）。つまり、ある範囲（視野）の中のたくさんの点について光の強さを測って並べたものが、モノクロ写真として「見える」というわけ。同じように、視野内のたくさんの点について電波の強度を測ってやれば、「電波写真」や「電波動画」を撮ることができる。この原理で、いろいろな天体について、どんな場所から、どんな電波が、どんな強さで出ているかを調べて、その天体の性質を解き明かしていくのが電波天文学なんだ。

05

第 3 章 ふたつの宇宙

竜のこども「アルマー」に続いて、今度は、しゃべるネコ「いざよい」も現れた。
びっくりし通しの奈央だが、いざよいが語るアルマーの正体は、さらに衝撃的なものだった。

おいらを呼ぶのは誰だ！？

アルマー、ここにいたのね

こんばんは
奈央

わっ！
今度はしゃべるネコ！？

アルマー、あなたは電波宇宙から可視光宇宙世界に飛ばされたのよ飛ばされたとき、電波眼パワーを失ったのよ

06

ええ？

どうりで空が暗く見えるわけだ？

わたしはいざよい

どうしてあたしの名を！？

あなたの味方ようふふ

ジャミンガーと戦っていたことは覚えてるけど……

ここは可視光宇宙だって！？

可視光とか電波って昼間に少し勉強したけどどうなってるの？

可視光で見る宇宙と電波で見る宇宙の姿はまったく違うのよ光と電波、それぞれで見た像を重ねると、もっと宇宙が見えてくる

図 3 可視光で見た オ リ オ ン 座（ 左画 像 ） に、 電 波 を強く出す暗黒星雲の分布を重ねたもの（右画像）。青から赤に色が変わる
ほ ど、 強 い 電 波 を出しています。（電波 画 像： 東 京 大 学
60cm 電波望遠鏡）

光

ど高温でない天体からも出てきます。5 ページの天の川の暗黒帯ですので、その波長（波の山と山の間隔）によってその性質を分非常に低温の塵（小さな砂粒のようなもの）やガスでできている類することができます。光（眼で見える光のことなので、ここかために可視光を出すことはできませんが、電波を出すことはできます。

ら「可視光」とよびます）の波長はおよそ 400 ～ 800 ナノメー

上の画像（図 3）は、可視光で見たオリオン座（左画像）と、そトル（1 ナノメートルは 1 ミリメートルの 100 万分の 1）ですが、こに電波を強く出す暗黒星雲の分布を重ねたものです（右画像）。

電波の波長はこれよりずっと長く、数百マイクロメートル以上（1電波で見ると、可視光では何も見えないところに大量の物質が分布しマイクロメートルは 1 ミリメートルの 1000 の 1）です（図 4）。ていることがわかります。可視光で若い星の分布を調べ、それを電視光と電波では、出てくる場所も違います。可視光は太陽波で観測される暗黒星雲の分布と比べると、実は星は暗黒星雲ののような星（数千度以上）や、宇宙に漂うガスのうち近く中で生まれ、成長するにつれて暗黒星雲からの距離が大きくなっの星に照らされて高温になった部分から出てきます。夜空に輝くていることなどがわかります。可視光と電波、違う波長の電磁波星や、すばる望遠鏡やハッブル宇宙望遠鏡の写真でおなじみの星を見ることで天体の性質をよりよく理解し、それを組み合わせて、雲などは、このような主に高温の天体です。一方、電波はそれほより大きな天文学のストーリーを築き上げることができるのです。

で見る宇宙と電波で見る宇宙は、具体的には何が違うのでしょう。まず、光も電波も同じ「電磁波」の仲間です。「波」 （暗黒星雲）は、絶対温度 10 ケルビン（セッ氏－ 263 度）程度と可

1m

センチ波

10cm

ミリ波

1cm

サブミリ波

1mm

100μm

可視光線

メートル波

赤外線

10μm

1μm

(1000nm)

紫外線

100nm

10nm

1nm

電波にも、波長が数ミリのミリ波、それより波長の短いサブミリ波、逆に波長の長いメートル波など、波長によっていろいろな種類があるわ。波長の短いミリ波やサブミリ波は低温の塵や星間ガスから強く放出されるけれど、波長の長い電波はブラックホールから光速に近い速度で勢いよく噴き出すプラズマガスなどからも放出されていて、同じ電波と言ってもその波長によって見えるものが異なるの。
さらに、電磁波には可視光と電波以外にも、紫外線や赤外線、エックス線などが含まれていて、それぞれの波長で宇宙を見ると、各波長で特徴的な天体を観測することができるわ（図 4）。可視光だけでは見えなかった宇宙の姿が電波を使うと見えてくるように、電磁波のさまざまな波長域を観測する
多波長天文学によって、より豊かで多彩な宇宙の姿を明らかにすることができるようになってきたのよ。

いざよい（十六夜）

奈央とアルマーの前に現れた謎のメスネコ。
可視光と電波の世界を見わける特殊能力の持ち主。電波宇宙や可視光宇宙について豊富な知識を持ち合わせている。どうやら、アルマーの過去を知り、電波宇宙の危機の原因やグランドアルマーの宝剣のありかを知っているようなのだが……。

X線

γ線

1Å

0.1Å

0.01Å

図 4 電磁波の波長図。μm はマイクロメートル。
nm はナノメート
ル で す。 可 視 光
線の波長域はたいへん狭いことがわかります。

07

「とにかく、何か、おもしろいことが始まったのは確かだわ…」
電波宇宙からやってきた「アルマー」と「いざよい」。野辺山高原で偶然出合った奈央ちゃんを巻き込んで、次回から「グランドアルマーの宝剣」を探す電波天文学の冒険が本格的に始まります。お楽しみに！

「アルマーの冒険」メモ「アルマーの冒険」の名前の由来は、もちろんアルマ（ALMA）計画に因んだものです（そして児童文学の名作『エルマーの冒険』をもじっています）。また「いざよい」は、国際プロジェクトであるアルマ計画の中で、日本の国立天文台が製作を担当している電波望遠鏡（電波干渉計）の名前です。これからはじまる「アルマーの冒険」をよりよく理解するためにも、その名の由来となった「アルマ」と「いざよい」について、少しくわしく紹介をしましょう。

アルマについていざよいについて

アルマ望遠鏡計画は、東アジア（日本が主導）・北米・ヨーロッパ・チリの諸国が協力して進めている国際プロジェクトです。直径 12m の高精度アンテナ 50 台と「アタカマコンパクトアレイ（愛称「いざよい」）」と呼ばれる高精度アンテ
ナ 16 台を、チリ・アンデス山中の標高 5000m の高原に設置し、ひとつの超高性能な電波望遠鏡として運用します。正
式名称は Atacama Large Millimeter/submillimeter Array（アタカマ大型ミリ波サブミリ波干渉計）といい、その頭文字をとって ALMA と呼ばれます。ALMA は、チリの公用語であるスペイン語で「たましい」を意味する言葉でもあります。
「より遠くのより暗い天体を、より詳しく観測したい」という世界の天文学者による 20 年近い構想期間を経て 2003 年から建設が始まり、いよいよ 2011 年から科学観測が始まります。
現行の電波望遠鏡を圧倒的に上回る感度と視力で、アルマ望
遠鏡は私たちの宇宙観を大きく変えてくれることでしょう。

アルマ望遠鏡の 66 台のアンテナのうち、日本は直径 12mのアンテナ 4 台と 7m のアンテナ 12 台の建設を分担します。
これらをアタカマコンパクトアレイ（ACA）と呼び、一般公募の結果「いざよい（十六夜）」という愛称がつけられました（国立天文台ニュース 2010 年 4 月号参照）。アルマ望
遠鏡のように複数のアンテナを結合してひとつの望遠鏡として使う電波干渉計は、天体の細かな構造を詳細に描き出すことは得意な一方、淡く広がった天体を観測するのが苦手です。
この弱点を補い、電波の強度を正確に測定するために作られるのが「いざよい」です。米欧が分担する直径 12m アンテ
ナ 50 台と「いざよい」で観測されたデータを合わせることで、高画質な電波画像を作ることができます。「いざよい」
はアンテナ台数にちなんだ美しい大和言葉ですが、その「和」のこころは多数のアンテナを統合して素晴らしい観測成果をもたらす電波干渉計に通じるものがあるかもしれません。

アルマは各アンテナを移動・配置して観測する干渉計です。

左下の 16 台のアンテナグループが「いざよい」です。

アルマ望遠鏡

●お問い合わせ平松正顕（ALMA 推進室）hiramatsu.masaaki@nao.ac.jp
高田裕行（天文情報センター出版室）hiroyuki.takata@nao.ac.jp「アルマーの冒険」プロローグ

発行日／ 2011 年 3 月 1 日
発行／国立天文台天文情報センター出版室
制作協力／国立天文台 ALMA 推進室© 2011NAOJ（本冊子記事の無断転載・放送を禁じます）

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試験観測が始まった 8 台のアルマのアンテナ。
画像・完成イラスト：ALMA（ESO/NAOJ/NRAO）