広視野深宇宙探査によるダークエネルギーの研究　（唐牛　宏）

研究領域名

広視野深宇宙探査によるダークエネルギーの研究

研究期間

平成18年度～平成23年度

領域代表者

唐牛　宏（東京大学・カブリ数物連携宇宙研究機構・特任教授）

領域代表者からの報告

1．研究領域の目的及び意義

ダークエネルギーとは何か

　宇宙の加速膨張を説明するための、「万有斥力」をもたらす正体不明の存在で、真空のエネルギーとも考えられる。現在の素粒子物理が想定するスカラー場との関係、あるいは相対性理論そのものの破綻も視野に入る、未知の物理学と新しい宇宙像を切り拓く鍵となる存在である。

ダークエネルギーはどう「見える」か

　（1）　宇宙膨張を加速させる。通常の宇宙では、膨張は減速する一方のはずだった。ダークエネルギーの存在下では過去の宇宙の膨張速度は現在よりも遅い時代があり、遠い（＝過去の）銀河の膨張速度の調査でダークエネルギーの存在が分かる。
　（2）　宇宙の幾何学を変え、宇宙構造の進化を変える。重力レンズ効果を利用して、宇宙の全物質の質量分布とその時間変化を測定することで、宇宙の膨張速度と宇宙大構造の時間変化の特徴を支配しているダークエネルギーの性質が分かる。

我々のチャレンジ

　（1）　すばる望遠鏡の主焦点カメラを一桁以上性能アップさせ、世界で唯一の広視野深宇宙探査カメラHSC（Hyper-Suprime Cam）を製作する。
　（2）　すばるのシャープな撮像性能で、1-2億個の銀河を観測して120億年前までの宇宙の姿を解析する。銀河の空間的分布やその形状解析し、ダークエネルギーの存在がこれらに与える影響を、理論計算やコンピューターシミュレーションと比較することで解明する。ダークエネルギーの存在およびその時間変化をつきとめる。

2．研究の進展状況及び成果の概要

　HSCカメラの製作においては、主要な構成品である補正光学系・主焦点ユニットの設計・製造、CCDの開発、膨大なデータを解析するソフトウェア開発を領域の研究組織や協力企業の協力を得て推進した。その間、平成20年にプリンストン大学及び台湾中央研究院とカメラ製作とそれによる観測研究のための共同開発協定を締結し、国際共同開発研究の道筋も確立して完成に向けて着実に歩を進めてきた。
　しかしながら領域発足初年度のハワイ地震による補助金の繰越しをはじめとする天災に起因する遅れに加え、本カメラの設置先であるすばる望遠鏡の主焦点ユニット冷却漏れ事故、及び主焦点装置交換機構の不具合の影響を受け、最終年度の補助金に繰越しも発生し、カメラは完成してハワイ島すばる望遠鏡のドーム内で観測を待つばかりであるものの、当初の事業期間内の観測開始には及ばなかった。平成25年3月までの、繰越しも含めた領域全体の終了までには、世界に類を見ない超広視野カメラによる初期観測の成果発表を開始することができると確信している。
　一方、理論研究においては、観測で得られるデータから最も効率よくダークエネルギーに関する情報を引き出すシミュレーション、観測誤差を推定するなど最適な観測計画の立案、弱い重力レンズ解析法の改良など、ダークエネルギー・ダークマター探査を行う素地がすでに十二分に開拓されている。
　平成24年8月予定のHSC観測開始を待って、現代科学における最大の謎であるダークエネルギーに迫る世界トップレベルの成果を上げることが大いに期待される。

審査部会における所見

＜評点保留＞

　本研究領域は、領域発足初年度のハワイ地震、平成22年度の東日本大震災など度重なる天災に起因する遅れに加え、HSCカメラの設置先であるすばる望遠鏡の主焦点ユニット冷却漏れ事故などにより、最終年度に補助金の繰越しを行い、研究期間を延長しており、評価の時点において、本研究領域の要の一つである超広域撮像探査が行われていない。
　審査部会としては、こうした現状に鑑み、研究が完了した段階で評価することが望ましいと判断し、事後評価は来年度に改めて実施することとした。