すばる望遠鏡から30ｍ望遠鏡ＴＭＴへ
いえ まさのり家 正則 （国立天文台）
1) すばる望遠鏡、その成果
２) ボケを直すレーザーガイド補償光学
３) 次世代超大型望遠鏡ＴＭＴ「すばる望遠鏡から30ｍ望遠鏡ＴＭＴへ」、100915、金茶会＠ＫＥＫ、家正則(国立天文台）

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第一部
すばる望遠鏡とその成果

遠くを見ることは昔を見ること「すばる望遠鏡から30ｍ望遠鏡ＴＭＴへ」、100915、金茶会＠ＫＥＫ、家正則(国立天文台）

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ドーム：直径４０ｍ、 高さ４２ｍ、 回転部２５００トン

４００億円、準備に7年、建設に9年、1999年完成

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１９９８年８月：７年がかりで世界最大最高精度の能動光学主鏡が完成「すばる望遠鏡から30ｍ望遠鏡ＴＭＴへ」、100915、金茶会＠ＫＥＫ、家正則(国立天文台）

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宇宙の謎: 暗黒トリオ• 宇宙年齢は 137億歳• 物質 ：４％• 暗黒物質:２３％
重力を及ぼす見えない未知の物質• 暗黒エネルギー： ７３％
宇宙膨張を加速する未知のエネルギー• 暗黒時代:家の話
ビッグバンのあと、最初の星や銀河が生まれて宇宙が明るくなるまでの時代「すばる望遠鏡から30ｍ望遠鏡ＴＭＴへ」、100915、金茶会＠ＫＥＫ、家正則(国立天文台）

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人類が見た最遠銀河の記録更新の歩み
１３０

クェーサー
銀河(電波）
銀河(光）

８m望遠鏡の出現

１２９ 億年
１２７
１２５
１２１

CCDの出現

１１５４m望遠鏡の出現
最遠銀河（家ほか2006)

１０３
７７０8

すばる望遠鏡
主焦点カメラ
感度では引き分け
ハッブル宇宙望遠鏡

すばる望遠鏡視野ではすばるが100倍以上勝る
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世界で1枚しかない専用フィルター
赤外線しか通さないので真っ黒に見える

OH分子基の発光

10露出時間：15時間

41，533個の中から１つだけ見つけた11129億年昔、最遠方銀河「IOK-1」の発見
フィルター

ｚ＝６．９６４

128．8億年前

発見者：家、太田、柏川の頭文字で IOK-1と命名

ライマンα輝線

12遠方銀河のギネス記録

今日で1451日目、実は毎日数えている。

新記録は37日後から155年後に？

赤方偏移 6.6 ではたくさん見つかったが、赤方偏移 7.0 では一つだけ

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宇宙の夜明けに迫る

再電離開始
一番星の生まれた時
代

銀河の数がz=5.7からz=6.6、z=7.0へと減っている。 ＝＞再電離が未完了のため？

再電離完了

宇宙の夜明け高温
宇宙の晴上がり(38万年, z=1000）

低温星の光で加熱原始銀河誕生(約2億年, z~20?）

宇宙の夜明け(約8億年,z~7）

温まる
現在億年,z=0）
Loeb 2006

重元素の無い星最初の原始銀河（２億年後？）

銀河の進化

生命の起源

観測の届かない

宇宙の暗黒時代
ビッグバン、インフレーション
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宇宙背景放射観測

（137

すばる観測

第２部
話は変わって・・
次世代の観測を担う超ハイテク技術「ボケ」を直してしまう

補償光学「すばる望遠鏡から30ｍ望遠鏡ＴＭＴへ」、100915、金茶会＠ＫＥＫ、家正則(国立天文台）

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天体観測への大気揺らぎの影響
理想的光波面

現実：地球大気の影響

揺らぎなし（例：宇宙空間） すばる、マウナケア「すばる望遠鏡から30ｍ望遠鏡ＴＭＴへ」、100915、金茶会＠ＫＥＫ、家正則(国立天文台）

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補償光学系とは光波面のゆらぎを「波面センサー」で高速測定して、「可変形鏡」で補正し、回折限界像を実現するリアルタ
イム制御技術。

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25

188素子補償光学初観測(2006/10/9)
400億円の望遠鏡の解像力を ６億円で10倍に！

補償オフ(0.6秒角）

2.2μm補償オン(0.063秒角）「すばる望遠鏡から30ｍ望遠鏡ＴＭＴへ」、100915、金茶会＠ＫＥＫ、家正則(国立天文台）

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銀河中心ブラックホールのまわりの星の公転銀河系中心（Sgr A*）の周りを星が回る様
子から太陽の百万倍の質量のブラックホールの存在が確認された。

「すばる望遠鏡から30ｍ望遠鏡ＴＭＴへ」、100915、金茶会＠ＫＥＫ、家正則(国立天文台）30

二重星の前を横切る土星の衛星タイタンタイタンの大気のレンズ効果を初めて確認
Credit : A.Bouchez, M.Brown, R.West, R.Burruss, M.Troy, R.

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人工星

ナトリウム層

どこでも補償光学を使えるようにする

レーザーガイド星生成装置
送信望遠鏡
光ファイバー

レーザ光源

高さ90kmのナトリウム層(厚さ約10km）に波長589nmのレーザーを照射し、ナトリウムを発光させて、「人工のガイド星」を作る

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35

補償光学応用分野例
役に立つ天文技術• リモートセンシング
視細胞を診断• 網膜診断• レーザー手術• 光通信• レーザー加工• レーザー核融合
Center for Vision Science• 誘導避雷• ウラン濃縮
補償光学有り補償光学無し「すばる望遠鏡から30ｍ望遠鏡ＴＭＴへ」、100915、金茶会＠ＫＥＫ、家正則(国立天文台）

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第３部
最後の話題は・・10年後の天文学を担う次世代超大型望遠鏡「すばる望遠鏡から30ｍ望遠鏡ＴＭＴへ」、100915、金茶会＠ＫＥＫ、家正則(国立天文台）

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次世代30ｍ超大型望遠鏡TMT銀河の誕生と宇宙の夜明け

1.5ｍ六角鏡492枚。

太陽系外の第二の地球、生命の兆侯

建設費約１３００億円（日本の分担１／４）

ブラックホール、暗黒物質
暗黒エネルギー、物理定数、宇宙定数

２０１９年末完成

日本国立天文台、カリフォルニア大学、カリフォルニア工科大学
米国天文学大学連合、カナダ天文学大学連合、（中国国家天文台、インド、台湾？）

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望遠鏡の進化岡山188cm

家正則（国立天文台）

８ｍすばる望遠鏡

集光力 13倍解像力
3.6倍効率感度 180倍

限界24等(1987)＜赤方偏移２30ｍ望遠鏡TMT

限界28等(2000)＜赤方偏移７限界33等(2017?)＜赤方偏移17？
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TMTの威力：
大集光力と高解像度

ハッブル望遠鏡の分解能

TMT30ｍAO付き

TMTの解像度＝すばるの4倍
0.015秒角＠近赤外線

TMT の感度＝すばるの14倍~200倍
解像度 3.7倍にシーイングリミットでの観測、集光力 ~ 口径2
回折限界での点源での効率 （AO使用）~ 口径4

集光力 13倍に44

45

宇宙膨張史の実測＊減速膨張から加速膨張への転換史を計測＊ダークエネルギーの性質の直接測定
130億光年

70億光年

10億光年

赤方偏移精密測定
10年後
赤方偏移精密再測定

毎年、秒速１ｃｍ程度赤方偏移が増加する様子を各時代のクェーサーで測定

恒星についてはすでに秒速50cmの測定を実現「すばる望遠鏡から30ｍ望遠鏡ＴＭＴへ」、100915、金茶会＠ＫＥＫ、家正則(国立天文台）46

33等星～月面の蛍(数10ｍW相当)が補償光学観測の1時間露出で見える！

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ＴＭＴ計画に250億円を寄付した
Gordon Moore氏（Intel 会長）

ＴＭＴプロジェクトに一口千円から支援プロジェクトをＥＬＴまたは家にして下さい「すばる望遠鏡から30ｍ望遠鏡ＴＭＴへ」、100915、金茶会＠ＫＥＫ、家正則(国立天文台）

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次の10年の科学的目的 宇宙の夜明け

宇宙で最初の恒星、銀河、ブラックホールを探査
JWSTやALMAが中心的役割を果たす
アプローチ：宇宙の再電離と金属欠乏星

 新世界

近くの生命存在可能な惑星を探査
Keplerが300個の候補を提供する予定
次の一手：統計的研究と次世代向け科学・技術検討

 宇宙の物理

ダークエネルギーの性質の理解と宇宙膨張
ダークマターの解明
インフレーション宇宙の理解
一般相対性理論とブラックホールの物理「すばる望遠鏡から30ｍ望遠鏡ＴＭＴへ」、100915、金茶会＠ＫＥＫ、家正則(国立天文台）

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