アタカマ宇宙論望遠鏡

アタカマ宇宙論望遠鏡（ACT）について

アタカマ宇宙論望遠鏡（Atacama Cosmology Telescope、ACT）は、チリ北部のアタカマ砂漠、セロ・トコ山頂近くに位置する、標高5190mに設置された6mの電波望遠鏡です。この望遠鏡は、宇宙マイクロ波背景放射（CMB）の研究を主な目的としており、マイクロ波サーベイにおいて高い分解能を実現するように設計されています。

2007年秋に建設され、同年10月22日に最初の観測データ（ファーストライト）を取得しました。その後、継続的な観測を行い、宇宙論研究に貴重なデータを提供し続けています。

このプロジェクトは、プリンストン大学、ペンシルベニア大学、NASAゴダード宇宙飛行センターなど、世界中の多数の研究機関が共同で進めており、アメリカ国立科学財団からの資金提供を受けています。

望遠鏡の設計と設置場所

ACTは、6mの主鏡と2mの副鏡を持つ、オフアクシス・グレゴリー式望遠鏡です。主鏡は71枚、副鏡は11枚のアルミニウム製パネルから構成されており、高精度な観測を可能にしています。観測時には、望遠鏡は毎秒2°の速度で水平方向に往復運動し、5°幅の細長い領域を観測します。この望遠鏡の回転部分は約32トンという重さがあり、技術的な挑戦もありました。

望遠鏡の周囲には、マイクロ波による信号汚染を最小限に抑えるためのグランド・スクリーンが設置されています。また、望遠鏡の設計、製造、建設は、カナダのDynamic Structures社が担当しました。

ACTは、145GHz、215GHz、280GHzの3つの周波数で観測を行い、約1分角の分解能を持っています。各周波数帯域では、それぞれ1024素子のアレー検出器を用いて測定が行われ、総計3072個の検出器が使用されています。これらの検出器には、超伝導転移端センサー（TES）が採用されており、CMBの温度を数万分の1Kの精度で測定できます。検出器は、低温ヘリウム冷却システムによって絶対温度1/3Kに保たれています。

アタカマ砂漠のチャナントール平原は、乾燥した高地であり、大気中の水蒸気がマイクロ波観測に与える影響を最小限に抑えることができるため、望遠鏡の設置場所として最適です。この地域には、ACTの他にも、CBI、ASTE望遠鏡、ALMAなど、多くの天文台が設置されています。

科学的な目標

ACTの主な科学的目標は、CMBの詳細な観測を通じて、宇宙の初期進化を解明することです。特に、高い分解能を活かして、スニヤエフ・ゼルドビッチ効果（銀河団がCMBに及ぼす影響）を観測し、銀河団の質量を測定することを目指しています。この測定方法は、赤方偏移に依存しないため、遠方の銀河団も検出することが可能です。ACTは、1000個以上の銀河団を検出することが期待されており、可視光線やX線による追跡観測と組み合わせることで、宇宙の構造進化に関する理解を深めることができます。

また、これらの観測結果は、宇宙の構成要素として支配的な役割を果たしているダークエネルギーの性質を解明するための重要なデータとなります。

現在までの成果

ACTの運営チームは、2010年1月にCMBの温度分布に関する観測結果を発表しました。この観測では、分解能以下の点源やスニヤエフ・ゼルドビッチ効果によるものと考えられる信号を検出しました。2011年には、マイクロ波背景放射の重力レンズ効果によるスペクトル密度を初めて検出し、WMAPの観測結果と合わせて、純粋な宇宙背景放射の測定による暗黒エネルギーの存在証拠を提示しました。

ただし、南極点望遠鏡が先行して、より有意な暗黒エネルギーの存在証拠を提供していたことが、後になって判明しました。

まとめ

アタカマ宇宙論望遠鏡は、宇宙マイクロ波背景放射の観測を通じて、宇宙の謎を解き明かすための重要な役割を担っています。その高い分解能と感度により、宇宙の初期進化、銀河団の構造、そしてダークエネルギーの性質に関する理解を深めることが期待されています。

脚注

アタカマ宇宙論望遠鏡の公式サイト

関連項目

宇宙論
宇宙の大規模構造
南極点望遠鏡
スニヤエフ・ゼルドビッチ・アレイ
アークミニット・マイクロケルビン・イメージャー

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