研究課題名：遠赤外線干渉計を用いた高解像撮像による星形成現象の詳細研究

1．研究課題名：

遠赤外線干渉計を用いた高解像撮像による星形成現象の詳細研究

2．研究期間：

平成15年度～平成19年度

3．研究代表者：

芝井　広（名古屋大学大学院理学研究科・教授）

4．研究代表者からの報告

（1）研究課題の目的及び意義

　本研究の目的は、天文学・天体物理学において最も未開拓の波長帯である遠赤外線（テラヘルツ波）において、1秒角に迫る高解像撮像観測を行うことである。宇宙における誕生途上の天体である星生成領域、原始惑星系円盤、銀河核スターバーストなどでは、発生エネルギーの大半が星間塵（固体微粒子）により赤外線に変換されていることがわかってきた。しかしながらその現場を詳細に調べるためには、熱放射がピークをなす遠赤外線を飛躍的な高解像度で観測する必要がある。このため世界に類の無い遠赤外線干渉計を開発する。遠赤外線での最高解像度は現在約30秒角であるが、これに対して1秒角の解像度を達成するには20メートルの基線長が必要である。遠赤外線に対しては地球大気がまったく不透明なので、科学観測用大気球を用いて干渉計を高空に浮遊させ観測を行う。この干渉計の技術が確立すれば、星生成領域、原始惑星系円盤、銀河核スターバーストなど、星間塵熱放射がきわめて重要な役割を果たしている天体について、エネルギー収支を支配する星間塵の温度分布を明らかにすることができ、恒星誕生直前の原始星の温度構造、原始惑星系円盤の温度構造、および銀河核スターバーストなど、現在の天文学研究における最重要天体現象の解明に大きく資することができる。さらには、NASA（ナサ）やESA（イサ）が概念検討を行っている、将来の大規模宇宙赤外線干渉計プロジェクトへの応用・発展が期待される。

（2）研究の進展状況及び成果の概要

　気球搭載型の遠赤外線干渉計の開発はやや遅れているが、軸外放物面鏡やSiC製平面鏡の完成、極低温部光学設計、構造設計、干渉計のアラインメント計測・調整機構の設計・製作、軽量の超流動ヘリウムクライオスタット完成など、一つ一つの課題を解決しつつ、進んでいる。二次平面鏡の位置＋傾き調整機構については試験が完了した。また軸外放物面鏡についても、調整機構の詳細設計を行っている。このように各部の設計がほぼ固まってきたので、ゴンドラ全体の詳細設計に取り掛かっており、今年度中にはすべての部位の製作が完成する見込みである。
　当初の計画では気球のフライトを平成17年度12月にインドで行うことにしていたが、精密機械の回収がより安全確実なブラジルに変更した。ブラジルも国立の常設気球基地を持ち、天文学的に重要な南半球の観測が、十分に可能である。また、これらの計画変更により約1年半の遅れが生じており、初フライトをから平成19年度11月に延期した。このように、全く新しいものを1から作り上げようとしているので、試行錯誤が伴う遅れが若干生じているが、新しい原理の干渉計方式の定式化し、実験室において実証するなど、研究としての魅力と深みを増すことができたと考えている。

5．審査部会における所見

A－（努力の余地がある）
　遠赤外線観測のための新しい干渉方式計の開発、装置の姿勢制御系の整備、クライオスタットや光学素子の作製など、要素技術の開発は順調に進んでいる。主要な技術目標である観測システムの1秒角精度の達成に関しても、実験室レベルでは目処が立っている。来年11月に予定されているブラジルでのフライト実験に向けて、本システムの優れた機能がフライト状況下でも十分に発揮されるための技術的信頼性を確立するとともに、世界に先駆けた高度な遠赤外線計測が成功することを希望する。本研究による天文学上の成果にも大いに期待したい。