LOFAR

LOFAR（Low Frequency Array）は、オランダの天文学研究機関ASTRONが中心となって建設・運営が進められている、革新的な低周波電波望遠鏡です。複数のアンテナを連携させてあたかも一つの巨大な望遠鏡のように機能させる「電波干渉計」という手法を採用しており、オランダ国内に多数のアンテナが設置されているほか、ドイツ、イギリス、フランス、スウェーデンといった欧州諸国にも観測点が設けられています。将来的にはポーランドやウクライナへの展開も構想されており、総集光面積1平方キロメートルを目指す壮大な計画です。観測によって得られる膨大なデータは、オランダのフローニンゲン大学に設置されたスーパーコンピュータによって解析されます。

技術的な特徴として、LOFARは主に250MHzより低い周波数帯の電波を捉えることに特化して設計されており、この領域における従来の観測機器を大きく凌駕する感度と空間分解能を実現します。全方向ダイポールアンテナを用い、1950年代に発展した開口合成技術を応用することで、多数の簡易なアンテナを統合して一つの高機能な望遠鏡として機能させています。アンテナ自体には可動部がなく安価に製造でき、観測方向は電気的に制御されます。これにより、一度に複数の方向を同時に観測することが可能となり、異なる研究グループが同時に望遠鏡を利用することもできます。

各アンテナで捉えられた信号はデジタル化され、中央処理装置でソフトウェア的に合成されて電波画像が生成されます。建設コストの大部分は電子回路が占めますが、技術進歩（ムーアの法則）により価格が低下したことで、全体で1万台ものアンテナを直径1000キロメートル以上にわたって展開するという大規模なネットワークの構築が可能になりました。第一段階では、オランダ国内36カ所のステーションに約6000台のアンテナが設置され、最大基線長（最も離れたアンテナ間の距離）は約100キロメートルに達します。最初の試験運用は2006年から始まり、国際協力のもと欧州各地でのステーション建設が着実に進められています。

LOFARの高い感度と分解能は、これまでの観測では不可能だった新しい天文学分野の開拓を可能にします。

宇宙の再電離: 宇宙初期、最初の星や銀河が誕生した「暗黒時代」の終焉を探ります。大きな赤方偏移により、宇宙に満ちていた中性水素が放つ電波（21cm線）がLOFARの観測可能な周波数帯に入ってくるため、この相転移の様子を捉えることを目指します。
遠方の宇宙: 最遠方にある大質量銀河を検出し、銀河や銀河団、活動銀河核がどのように形成・進化してきたか、またそれらの間に広がる銀河間ガスの状態などを詳しく調べることができます。
近傍の宇宙: 私たちの銀河系内や近隣の系外銀河に存在する磁場の構造を詳細に描き出し、宇宙線の加速といった謎に迫ります。
高エネルギー天体現象: 超高エネルギー宇宙線が地球大気に突入する際に発生する電波パルスを捉えることで、その起源を探求します。専用のアンテナシステムも運用されています。
銀河系内: パルサーや短時間で明るさが変動する天体からの低周波電波を検出します。恒星の合体やブラックホールへの物質降着、さらには木星型系外惑星からの放射といった、予測される、あるいは未知の現象の観測が期待されます。
太陽系内: 太陽のコロナ質量放出（CME）を検出し、広範囲にわたる太陽風の分布をマッピングします。これは宇宙天気予報に不可欠な情報であり、地球に影響を与える磁気嵐の予測に役立ちます。
* 地球: 地球大気、特に電離層の状態を継続的に観測し、遠方のガンマ線バーストや超高エネルギー宇宙線粒子が引き起こす電離現象などを捉えることができます。

これまでの観測装置にはない、低周波帯での継続的な高感度観測能力を持つLOFARは、既存の科学テーマを深化させるだけでなく、全く予想していなかった新たな発見をもたらす可能性を秘めています。歴史的に見ても、新しい観測手段や周波数帯の開拓は、常に予期せぬ天体現象の発見につながってきました。LOFARは、低周波電波天文学における新たな時代を切り開く存在と言えるでしょう。

もう一度検索