宇宙からの情報（‘０５）

HOME 2005/01/18 1569317.doc 科目名宇宙からの情報('05). 1/3 ＝宇宙からの情報（‘０５）＝（TV）〔主任講師：吉岡一男（放送大学助教授）〕〔主任講師：杉本大一郎（放送大学教授）〕全体のねらい宇宙に関する科学は実証科学であるから、現実世界としての宇宙を対象とする。そのためには、宇宙と天体から微弱なシグナルとしてもたらされる情報を、観測をとおして読み取らなければならない。それには広く物理系分野にわたる高度な技術と科学が用いられる。情報を担ってくる電磁波や粒子は、最近ではあらゆる波長帯や特性にわたって観測され、それぞれに固有な側面に対応して、広くかっ深く情報が取得される。この講義ではそれらに関する最新の手段と方法、それによって得られた知見について、それぞれの最先端における研究者に論じてもらう。ここで取り上げられる天体現象が宇宙の進化という文脈において持つ位置と意味については、これと並行して開設される「進化する宇宙('05)」の講義を参照されたい。回テーマ内容執筆担当講師名 (所属･職名) 放送担当講師名 (所属･職名) 1 宇宙の観測宇宙を観測する際に、どのように広い物理パラメターの範囲と広いアスペクトから情報を得ようとしているか、また得られているかについて概観する。またそれらの特質について実験室科学の方法とも対比しながら論じ、この講義全体への導入とする。杉本大一郎（放送大学教授）杉本大一郎（放送大学教授） 2 観測のエネルギーバンド宇宙からの情報を得るために、可視光だけではなく、電波からＸ線・ガンマ線に至る広範囲の電磁波が観測される。それは異なる波長が異なるエネルギーの光子に対応し、宇宙の異なる側面を示しているからである。ここでは、それぞれの波長の観測が宇宙のどのような側面について情報をもたらすかを、黒体放射の場合について解説する。吉岡一男（放送大学助教授）吉岡一男（放送大学助教授） 3 観測の分解能宇宙の観測は、空間・時間・波長等のいろいろな分解能のもとで行なわれる。本章では、それぞれの分解能がどのような意味をもち、また、観測装置のどのような性能によって決定されるかを解説する。さらに、分解能とＳＮ比等との関係についても述べる。同上同上 4 光と赤外線で宇宙を見る可視光から赤外線で宇宙から情報を得るのに必要な基本的な概念として、望遠鏡の集光力や分解能、赤道儀や経緯儀、シーイングなど説明する。光の検出等について、眼視から写真へ、さらに２次元半導体検出器への発展を振り返り、現在の大型光学望遠鏡で使用されている最先端技術について、すばる望遠鏡の例をふんだんに取り入れて解説する。林正彦（自然科学研究機構国立天文台教授）林正彦（自然科学研究機構国立天文台教授） 5 天体物理学の発展星の色とスペクトル線など分光学的性質を述べ、スペクトル分類、ＨＲ図などを解説する。続いて銀河の説明に入り、ハッブルによる銀河の「発見」、銀河の分類、活動する銀河について解説する。具体的な観測例をもとに、銀河の色、渦巻と星の形成など、基本的事項を解説し、そこで新しい観測技術が果たす役割を強調する。同上同上 2005/01/18 1569317.doc 科目名宇宙からの情報('05). 2/3 回テーマ内容執筆担当講師名 (所属･職名) 放送担当講師名 (所属･職名) 6 星と惑星系星の物理的性質がその質量によって決まることから始めて、星の質量分布、最大質量、最小質量、褐色矮星について説明し、観測の視点から重要となるパラメータについて検討する。星と惑星系の形成に関するさまざまな現象とその観測について紹介して解説し、最後に太陽系外惑星の探査に触れる。林正彦林正彦 7 宇宙の構造ハーシェルの銀河系宇宙モデルから、銀河が遠方の星の集団だと認識され、宇宙の大規模構造の発見に至るまでの、人類の宇宙認識の発展について、すばる望遠鏡の成果を交えて解説する。その際、それぞれの段階で新しい観測と観測技術がもたらした役割を強調する。ハッブルによる宇宙膨張の発見と、ビッグバン宇宙論への発展について解説し、最近の新しい技術による超遠方銀河の探索から分かってきた成果を紹介する。同上同上

8 電波を見る宇宙: 電波による宇宙の観測が始まってから70 年が経過した。この間の電波の観測によって数多くの発見がなされ、宇宙の新たな描像が明らかになり、認識が格段に深まった。この歴史を振り返りながら、電波による観測の特長や、観測の原理について解説する。川辺良平（自然科学研究機構国立天文台教授）川辺良平（自然科学研究機構国立天文台教授）

9 電波で探る宇宙の爆発・活動現象: 電波の観測により、宇宙におけるさまざまな爆発現象、活動的な現象が明らかにされ、ダイナミックな宇宙の姿が解明されてきた。ビッグバン宇宙の証拠となる宇宙背景放射や、巨大ブッラックホールの電波観測や、電波銀河、超新星残骸、さらには、太陽活動などについて解説する。同上同上

10 電波で探る星間物質: 星間物質の中でも低温ガス雲の構造や進化について概観する。とくに、星や惑星の材料となる、塵や分子ガスからなる低温の分子雲やその化学的な性質、分子雲の銀河系内部での分布などについて得られている知見を述べる。このような知見は高分解能による電波スペクトルの観測をとおして得られたものであることを強調する。同上同上

11 電波で探る天体の形成史: 最近の電波観測により、星・惑星系の形成領域の観測や原始銀河の観測が飛躍的に発展してきた。ここでは、電波観測によって得られた天体形成の描像について解説する。このように比較的密度の高いガス雲の内部までの観測は同位元素を含む分子の電波スペクトル観測によって可能になった。同上同上

12 Ｘ線で宇宙を見る: 可視光の千分の1 以下の波長のＸ線は、高いエネルギーを持った粒子や1 千万度を超える高温の領域から放射される。Ｘ線は地球大気に遮られるため、こうした高エネルギー天体からのＸ線放射が発見されてから、まだ40 年間である。その間のＸ線観測の歴史を観測技術の進歩とともに辿る。國枝秀世（名古屋大学教授）國枝秀世（名古屋大学教授） 2005/01/18 1569317.doc 科目名宇宙からの情報('05). 3/3 回テーマ内容執筆担当講師名 (所属･職名) 放送担当講師名 (所属･職名)

13 Ｘ線で輝く激動する宇宙Ⅰ: Ｘ線で見た太陽は可視光では想像もできないもので、高温のコロナが激しく吹き出すものである。一般の恒星でも超新星爆発でできた高温ガスや、中性子星／ブラックホールに落ちていくガスがＸ線で光り輝くことが知られてきた。われわれの近傍にある天体で、Ｘ線というバンドからの観測によって初めて見えてきた激しい現象と、それを可能にした技術について解説する。國枝秀世國枝秀世

14 Ｘ線で輝く激動する宇宙Ⅱ: 銀河や銀河団などという大きいスケールの天体を考える。個々の銀河ではその中心核にある巨大なブラックホールから、また銀河の集団では銀河間空間を埋める高温のガスから、強烈なＸ線が放射されている。その観測ではＸ線による画像を得ることが重要である。Ｘ線よりもエネルギーの高いガンマ線についても、きわめてエネルギーの大きい爆発現象が知られており、これらについても言及する。同上同上

15 光（電磁波）以外の宇宙からの情報: 宇宙を知る手がかりは電磁波だけとは限らない。宇宙のどこかで加速された高エネルギーの粒子が地上にも降り注いでいる。また、物質とほとんど相互作用しないニュートリノを直接に観測することも可能になってきた。ブラックホールが生まれる時などに現れる。強い重力場の変化に伴う重力波についても、その観測を目ざした計画も紹介する。同上同上