最も輝く星空はどこでしょうか？中国の大規模な光学観測所は青海チベット高原にある

星空を眺めることは人類の最も古い行動の一つですが、実際に望遠鏡を使って星空を探索するようになったのは400年以上の歴史しかありません。この400年間で、人類の宇宙に対する理解は急速に進歩しました。同時に、多くの技術的な困難も克服されました。その一つは、人類が妨げられることなく宇宙を探索できるように、望遠鏡に適した晴天をどのように見つけるかということです。

どこでも質の高い天文観測ができるわけではありません。大気に対する要件は非常に厳しく、空気は極めて透明で静かでなければなりません。空の星が頻繁に「瞬き」するという経験は、誰にでもあるでしょう。これは大気の揺れによって引き起こされ、天文観測には非常に不利です。さらに、汚染が少ないこと、晴れの日が多いこと、空気中の水蒸気やほこりが非常に少ないことなど、多くの厳しい要件があります。そのため、質の高い天体観測ポイントを得ることは容易ではありません。それは天文学者が夢見る目標ですが、簡単に達成できるものではありません。特に、今日の高度に発達した工業化された人間社会においては、この目標を達成することが特に困難になっています。

2021年8月、中国の科学者たちは大きな科学的進歩を発表しました。天文学者たちは数々の困難を乗り越え、たゆまぬ努力を重ねた結果、青海省に優れた天文台、青海冷湖天文台を発見することに成功した。冷湖は、我が国の青海省北部のアルトゥン山脈の南麓のゴビ砂漠に位置する青海・チベット高原の湖です。湖にちなんで名付けられた冷湖鎮も近くにあります。科学者たちは、冷湖市賽頂山地域の標高4,200メートルの山にある冷湖鎮の近くで、この理想的な天文観測地点を発見した。天文台に最適な場所を見つけるには、困難を恐れない粘り強い精神と厳格な科学的姿勢が必要です。

中国科学院国立天文台の研究チームは2018年1月以来、冷湖地域のさまざまなパラメータを継続的に監視しており、この監視は3年間続いています。調査結果によると、冷湖地域は日照量が豊富で、降水量が少なく、夜空が澄んでいることが分かりました。標高が高いため、標高4,000メートル以上の地域では地上の風や砂の影響を受けません。同時に、歴史に記録された気象条件も非常に理想的でした。そのため、科学者たちは、ここの観測条件は世界トップクラスのシーイングを備えており、将来、我が国の主要な天文科学施設を誘致する可能性を秘めていると考えています。まさに「世界トップクラスの天文観測地」と呼べる存在であり、ハワイのマウナケアなど世界が認める最高の天文観測地にも匹敵します。

青海・チベット高原は世界の「第三の極」として知られ、国際天文学界が待ち望んでいた場所です。現在、我が国の科学者たちは、ついにこの地で最高の天文台の場所を発見し、世界中の天文学者の共通の願いを実現しました。この成果は、我が国における光学天文観測の発展を長らく妨げてきたボトルネックを打ち破り、我が国における光学天文学、惑星科学、深宇宙探査などの分野の発展に大きな機会を生み出しました。

優れたサイトが地上天文学を輝かせる

今日、天文学はマルチメッセンジャーとマルチバンドの時間領域の時代に入りました。人間は可視光線だけでなく、電波、赤外線、紫外線、X線、ガンマ線など、人間の目には見えない多くの種類の光を使って宇宙を観察します。このため、望遠鏡は従来の地上設置型望遠鏡に限定されなくなりました。宇宙望遠鏡も宇宙を探索するために絶えず深宇宙を観測しています。

しかし、今日でも地上の望遠鏡は依然として天文学研究の主力となっています。これは、宇宙望遠鏡の建造に費用がかかり、打ち上げや運用が技術的に難しく、口径や観測能力にも依然として限界があるためです。そのため、大気圏を透過できる帯域では、宇宙の観測は依然として主に地上の天体望遠鏡に頼っています。具体的には、可視光線、電波、一部の赤外線は地球の大気圏を透過して地表に到達し、地上の望遠鏡はこれらの帯域で良好な性能を発揮します。実際、地上に設置された大型望遠鏡のおかげで、人類の宇宙に対する理解は大きく進歩しました。

1917年、ウィルソン山天文台に直径2.5メートルのフッカー望遠鏡が建設されました。これは当時最大の天体望遠鏡でした。ウィルソン山は、米国カリフォルニア州パサデナ近郊に位置し、標高は 1,742 メートルです。視界が広く、大気も安定しているので天体観測に最適です。フッカー望遠鏡が建造されて間もなく、アメリカの天文学者エドウィン・ハッブルがウィルソン山を訪れ、フッカー望遠鏡を使って宇宙の研究を始めました。当時、多くの人は「アンドロメダ星雲」は天の川銀河に存在する単なる「星雲」であり​​、天の川銀河も宇宙の中で非常に特別でユニークなものだと信じていました。しかし、エドウィン・ハッブルはフッカー望遠鏡の助けを借りてアンドロメダ星雲の星を観察し、アンドロメダ星雲が「雲」ではなく星で構成され、天の川のような「銀河」であることを証明しました。

ウィルソン山天文台

さらに、エドウィン・ハッブルは、アンドロメダ星雲の「ケフェイド変光星」を通じて、この銀河が天の川銀河の遥か外に存在すると判断し、これは中国の天文学の将来の発展にとって重要な保証となった。天の川銀河は特別なものではなく、宇宙の中の普通の銀河に過ぎないことがわかりました。エドウィン・ハッブルは銀河に強い関心を示しました。フッカー望遠鏡を使って多くの銀河を研究した結果、ほぼすべての銀河が赤方偏移を示していることが分かりました。これは、宇宙のすべての銀河が私たちから遠ざかっていること、そして銀河が遠ざかっている速度は私たちからの距離と密接に関係していることを意味します。つまり、銀河が遠いほど、私たちから遠ざかっている速度も速くなります。エドウィン・ハッブルは、銀河の後退速度がその距離に比例することを理解しました。

宇宙は膨張していることが判明しました。静的ではありません。それは常に動き、変化し、誕生し、そして死に続けています。この発見は人類の宇宙全体に対する見方を変えました。フッカー望遠鏡の優れた性能は天文学者たちにインスピレーションを与えました。それ以来、地上望遠鏡の開発は急速に進み、さまざまな大型地上望遠鏡が次々と登場しました。これらは、標高4,206メートルのマウナケア火山にあるマウナケア天文台など、観測条件が理想的な場所に設置されており、ケック望遠鏡、すばる望遠鏡、ジェミニ北望遠鏡が設置されています。

チリにあるヨーロッパ南天天文台は 1962 年に設立され、驚くほど大きな鏡である超大型望遠鏡を擁しています。標高2,632メートルのパラナル山に位置し、気候は乾燥しており夜空は澄んでおり、天体観測に最適です。数年にわたる計画と建設を経て、大型双眼望遠鏡は最終的に米国アリゾナ州の標高3,190メートルのグラハム山に設置されました。大都市の明かりから遠く離れており、水蒸気や塵も極めて少ないため、天体観測には最適な場所です。 1990年代以降、西半球には口径8〜10メートルの大型望遠鏡が10基以上設置されている。この野心的な動きは天文学の発展を大きく促進しました。

マウナケアのマウナケア天文台

中国天文学の将来の発展にとって重要な保証

このような背景から、我が国では地上望遠鏡の建設も継続的に進められています。光学望遠鏡の分野では、我が国にはすでに、国立天文台の興隆天文台に口径2.16メートルの望遠鏡が設置されています。雲南天文台の麗江天文台にある口径2.4メートルの望遠鏡。より大きな口径のLAMOSTは、同じく興隆天文台に設置された4〜6メートル級のスペクトル調査望遠鏡です。 LAMOST は後に正式に「郭守景望遠鏡」と命名されました。世界最大級の広視野望遠鏡であり、有能な「星空の観測者」ともいえるでしょう。星空を「観測」する機能はありますが、画像観測する能力はありません。

郭守景望遠鏡

紫金山天文台、雲南天文台、国立天文台の興隆天文台など、初期の天文台はすべて当時の観測ニーズを満たしていました。しかし、時が経つにつれ、天文学者は次世代の天体望遠鏡をより理想的な場所に設置する必要が生じ、そのためには天文学者が国際基準に従って本当に場所を見つけることが求められます。

この研究は2000年頃に始まり、それ以来中国の天文学者たちはわが国の西部に注目してきました。 2016年に「国家重点科学技術インフラ建設第13次5カ年計画」が正式に発表され、大型光学赤外線望遠鏡は10大重点プロジェクトの一つに挙げられ、「最適な場所を選んで12メートル級の光学赤外線望遠鏡を建設する」という目標が明確に示された。これは光学検出能力の限界を押し広げる壮大な計画です。 12メートル級の光学赤外線望遠鏡があれば、我が国の総合的な天文観測能力は大幅に向上し、国際的にトップクラスとなることができるでしょう。

同時に、このプロジェクトは関連分野における最先端の研究に重要な支援を提供し、我が国の先進的な光学技術の革新的な発展を推進することもできます。このため、中国の科学者たちは、口径12メートル級の光学赤外線望遠鏡の基準に基づいて観測所の設置場所を選定し始めた。冷湖は私の国の奥地に位置しています。将来の大規模天文台の建設地として、冷湖観測基地は良好な交通施設を整備し、信頼できる物流支援と科学研究基地を構築するための条件を備えている。現在、専門家の承認を得て、いくつかのプロジェクトが冷湖天文台で開始されています。 2021年5月、総投資額2億元の中国科学技術大学・紫金山天文台2.5メートル広視野調査望遠鏡プロジェクトが冷湖に定着した。この望遠鏡は完成すると、北半球における時間領域調査用の最大かつ最も強力な望遠鏡となります。

同時に、青海省政府と清華大学は、総投資額約13億元の「広域探査望遠鏡（MUST）」プロジェクトに関する協力協定を締結した。中国西師範大学と国立天文台が共同開発した口径50センチの双眼望遠鏡が設置され、運用を開始した。すでに建設されたプロジェクトや現在建設中のプロジェクトから判断すると、冷湖はわが国最大の天文台となり、世界の天文観測の重要な資源にもなるでしょう。さらに重要なことは、これは将来の中国天文学の急速な発展にとって重要な保証となることです。

現在、世界の大型地上望遠鏡のほとんどは西半球に集中しています。この不均等な分布は天文学の発展を制限してきました。これは、天文観測では時間領域と空間領域でのリレー観測が必要になることが多く、東半球には優れた大規模観測所がないため、そのような観測をうまく完了することが難しいためです。現在、冷湖観測基地の出現により、このジレンマは変化するだろう。我が国に大規模な光学観測所を設立することは、我が国の天文学の発展に大きな機会をもたらすだけでなく、全人類のために宇宙の謎を探求するという偉大な目的に重要な貢献を果たすことになるでしょう。

雪が降った後の日没時の賽石塘では、展望台が夕焼けの残光に包まれます。 （画像提供：中国国家天文台）