野辺山宇宙電波観測所について

天体観測がちょっとしたブームになっているみたいですね。地球上にはないものを、静かにひっそりと観察することに癒し効果があるのかなと思ったりしています。宇宙のことは徐々に解明されてきていますし、将来気軽に観光旅行で宇宙に行く時代が来るかもしれません。その家族の乗っている宇宙船を望遠鏡でみるのもまた、面白そうですね。

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2007/11/06 日記<野辺山宇宙電波観測所>

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野辺山宇宙電波観測所

野辺山宇宙電波観測所（のべやまうちゅうでんぱかんそくじょ）は、日本を代表する電波天文台。八ヶ岳のふもと、長野県南牧村 (長野県)|南牧村に位置する。英語略称は NRO (Nobeyama Radio Observatory)。
正式には、自然科学研究機構国立天文台野辺山宇宙電波観測所/太陽電波観測所。それぞれ扱っている部門で部署が分けられており、宇宙電波観測所と太陽電波観測所を総合して「野辺山電波観測所」と呼んでいる。
現在、2012年の運用を目指したアタカマ大型ミリ波サブミリ波干渉計の設置及び観測計画を推進及び準備中。そのプレプログラムとして、ASTE望遠鏡を設置し観測運用を行う。

沿革

この観測所は、東京大学附属東京天文台天体電波研究部（畑中武夫氏の項参照）の太陽電波観測所として、開設。開設当初から、全国大学共同利用観測所として、運営が行われ、現在活躍する、日本における電波天文学者の生みの親となった観測所である。最初は、ワイヤーで組まれたパラボラアンテナ現在は撤去されて存在しない。の設置から始まり、この装置を少しづつ増やして太陽電波観測所として多くの天文学者達が観測を行えるようになった。その太陽電波観測所の敷地内に、1970年代初頭から東京天文台三鷹観測所現在の、国立天文台三鷹キャンパス。等で開発研究が行われた後、1980年代に大型ミリ波電波望遠鏡を設置。現在の陣容と同じになる。現在は、水沢VERA観測所と共同で、VLBI観測を初めとして、ASTE観測所、ALMA計画を推進。また、水沢VERA観測所と宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所|宇宙科学研究本部と共同で、ASTRO-G計画を推進。国際共同利用も進めている。

設営理由

この地における太陽電波観測が始まったのは、西を八ヶ岳山麓、東を秩父山地に囲まれ、放送電波による電波ノイズが少ない事東京における観測波長の電波エネルギーに換算して、1/20レベル相当。と小海線等を活用出来る事によるアクセスの良さ、さらには信州大学の実験農場等があった。そして、開設に関しては信州大学から協力を得て行われることになったためである。

主な観測装置

太陽電波観測所

太陽電波望遠鏡による観測所。現在の電波へリオグラフは二代目に当たる。なお、観測画像の解像度を上げるため、前の観測装置はセンチメートル波であったが、現在はマイクロ波の観測装置を用いている。

電波ヘリオグラフ開口合成型マイクロ波太陽望遠鏡
::直径80cmのアンテナ84台を東西490m、南北220mのT字型の線上に配置した太陽観測専用の電波望遠鏡。実質直径120メートル近い電波望遠鏡と同等の受信範囲を持ち、観測対象は太陽の全面である。撮影される画像はカメラで撮影したような映像で、プロミネンスや黒点などを視覚的に観察できるのが大きな特徴である。最高で毎秒10枚の電波画像を取得することができ、天候に関係なく毎日太陽を観測している。* 野辺山強度偏波計
::さまざまな周波数を用いて太陽の電波を計測することを目的とした電波計で、それぞれ1、2、3.75、9.4、17、35、80 GHzの7周波数を持つ観測装置から成っている。太陽表面の爆発正確には、太陽の光球、彩層におけるフレア現象のこと。のメカニズムの解明に向けた観測を行うことが主な目的である。

宇宙電波観測所

宇宙電波望遠鏡による宇宙電波観測を実施。主たる観測波長がミリ波のため、ミリ波電波望遠鏡と呼ばれる。両望遠鏡とも、集光力を限界まで高めるために開発されたホモロガス変形法を採用している。また、パラボラ面の裏側に断熱材でカバーをし、かつまた、温度調整機構などを備えている。45m望遠鏡に関しては、メンテナンスの必要があるときには人工衛星からのビーコン波を利用してパラボラ面を測定し、すばる望遠鏡と同様のアクティブ鏡面支持装置によって鏡面精度を維持する機能を持つ。* 口径45mミリ波電波望遠鏡（光学系：カセグレンアンテナ|カセグレイン式）
::1981年に完成した、口径45mの電波望遠鏡。波長が数ミリの電波（ミリ波）を観測する電波望遠鏡としては世界最大級である。1996年にBEARS（25-BEam Array Receiver System）と呼ばれる25素子受信機が搭載され、一度に25点を観測する高速マッピングが可能になった。近年ではOn-The-Fly（OTF）と呼ばれる、マッピング領域を掃天しながら短時間間隔でデータを取得する技術が実装され、マッピングのスピードと精度を大幅に向上した分光計に関しては、音響光学型分光計（AOS Audio Optical Spectrograph）によって、高い精度のスペクトル分析が可能となった。その後はBEARS受信機の搭載によって、デジタル分光計が更に追加された。このデジタル分光計は、アタカマ大型ミリ波サブミリ波干渉計計画でも活用が行われる予定である。また、超低温型受信素子の開発研究、相関演算装置（デジタル分光計）の開発研究、解析ソフトウエアの開発等のプラットホームとなっている望遠鏡でもある。本望遠鏡は、最初はグレゴリアン式電波望遠鏡であったが、上部観測室（主焦点観測装置）が、強風などによって振動してしまい、当初予定されていた性能に達しなかったため、後にカセグレイン型に改装が行われ現在に至っている。他にも、HEMT受信機やSISミキサー(Superconductor-Insulator-Superconductor:超伝導-絶縁層-超伝導)受信機、ボロメータ素子受信機、観測波長に応じた受信機を搭載。。いくつもの新星間分子のリスト|星間分子、原始星周囲のガス円盤、ブラックホール東北大学の天文学教室並びに国立天文台による観測によって、銀河系中心部におけるダイナミックな活動が発見された。この観測は、ヨーロッパ南天天文台やアメリカ国立電波天文台でも追観測が行われ現在に至っている。ダイナミックな銀河系中心部の活動については、シリーズ現代の天文学 第5巻, 銀河?-銀河系 pp109 沸騰する銀河中心, 日本評論社, 2007.4等を参照。なお、ブラックホール（いて座A）の存在の証拠は、それだけではなく、様々な波長の観測によって明らかになったものである。 存在の証拠の発見など、単独でも世界的に重要な観測成果を出し続けている現在は、VERA観測網の一つとして、また国際VLBI観測網の一つとしても活躍を続けている電波望遠鏡でもある。。* 野辺山ミリ波開口合成|干渉計 (NMA: Nobeyama Millimeter Array)
::口径10mのアンテナを6台結合させ、最大口径600mの電波望遠鏡に相当する高解像度観測を行うことができる開口合成型電波望遠鏡6台の電波望遠鏡は、移動が可能であり、Y字型の移動レールの上を移動し、固定ステーションに向かう。固定ステーションに固定された電波望遠鏡は、地下のケーブル類と結合され、観測が行える仕組みになっている。この移動によって、最大口径600m相当のミリ波電波望遠鏡として運用が行われている。。星形成領域や星間分子雲、近傍系外銀河やクエーサー母銀河などの観測研究に活躍している。分解能は、45mミリ波電波望遠鏡と組み合わせてRAINBOW干渉計として用いることで、最大の性能を発揮するように設計されている。2006年度を最後に一般共同利用観測を停止した。

研究活動

ソフトウェア分野（教育研究活動）

高等学校の生徒を対象にした観測実習体験を実施（これは、すばる望遠鏡等でも行う）。

学部4年生及び大学院生を対象とした観測実習を実施。

観測所の研究成果に関しては、各観測装置の説明及び脚注やhttp://www.nao.ac.jp
国立天文台公式ホームページのアストロトピックス等を参照のこと。

ハードウェア分野

電波天文学分野であり、かつまた、開口合成法を用いた観測を行うため、天文学分野では日本で一番最初にスーパーコンピュータを活用した観測所としても知られている。太陽電波望遠鏡に関しても、その画像を得るためには大きな計算機資源が必要なため、これまた専用のスーパーコンピュータシステムを導入した電波天文学分野におけるコンピュータ利用は、各波長毎の干渉計算並びに相関演算が大きくなるためである。相関演算に関しては、GRAPEの生みの親ともなったFX型デジタル分光相関器の開発利用によって劇的に向上した。しかし、望遠鏡の分解能やサンプリングレートが向上するほど、観測データは膨大な大きさになる。それだけではなく、大学研究共同利用となり早く成果を発表する必要が生じ、スーパーコンピュータ利用に至ったものである。。国内で最初に水素メーザー原子時計を開発し運用の開始を行ったことも当観測所当観測所には半導体を製造できる装置も置かれており、電波望遠鏡の心臓部である、受信装置も本観測所にて開発が行われている。の他に先駆けた研究であり、この目的はVLBI観測の精度を高め、かつまた、ミリ波領域において高い精度の観測を行うためでもある。なお、国内においてはミリ波領域の観測を開始したのは、東京大学附属東京天文台によって開発され、三鷹キャンパスに設置された10m電波望遠鏡からである。野辺山宇宙電波観測所の10m干渉計型電波望遠鏡は、初期に開発された10m電波望遠鏡の流れを汲んだものである。なお、20m電波望遠鏡では、ホモロガス変形法を東京大学附属宇宙線研究所、国立天文台（当時は、東京大学附属東京天文台）で開発・設計を行い、入札を行ったところ三菱電機及び日本電気が残り、三菱電機が格安にて請け負ったため、最終的に45m電波望遠鏡の製造を委託したものである。そして、その後東京天文台によって開発された20m電波望遠鏡によって本格的なミリ波観測が行われることになった。なお、この望遠鏡は、現在もVLBI観測点の一つとして活躍している（参照：国立天文台水沢VERA観測所 入来局）。その他、ハードウェア分野における研究活動については、http://www.nao.ac.jp
国立天文台・公式ホームページからリンクが張られている（国立天文台野辺山地区）を参照。

公開種別

一般公開:施設公開（施設外観のみ）、研究成果公開

特別公開:各種研究成果、各種研究業務活動、施設内部公開（以前は、秋分の日に実施していたが、子供達の夏休みに合わせるために、８月下旬の日曜日に変更している。）

研究利用:全国研究共同利用施設、全国大学研究共同利用施設、国際研究共同利用施設

公開情報

年末・年始を除いて自由見学が可能であり、団体に対しては案内員をつけるために事前申し込みが必要。毎年8月の20日頃に「特別公開」としてイベントを行っており、普段は入ることのできない研究棟や観測棟あるいは45mミリ波望遠鏡の内部に入ることが可能になり、職員側もいくつかのイベントを自治体と協力しながら催している。
観測所員の説明や対応は見学者の間で評価が高く、多くの天文ファンが訪れる。特に、天文学や宇宙物理学を指向する若い人たちのみならず、可視光領域で観測を行う、ベテランの天体観測家にも高い評価が得られている。施設内には観測対象や観測目的によって開発された、バラエティに富んだ数多くのパラボラアンテナを擁している。当観測所を含む宇宙電波観測所では、微弱な宇宙電波の観測を行っているため、駐車場等から構内に入る際には、携帯電話等の電源を切ることが推奨されており、携帯電話の電源を切るよう依頼される時期がある。携帯電話の電波の電力を1とすれば、宇宙から得られる電波は10の-12乗以下程度と非常に弱い。このような微弱な電波を検出し正確な観測を行うためには、雑音源となる携帯電話の電波をなくす必要がある。携帯電話のみならず、FMラジオ、トランシーバー等のスーパーヘテロダイン型の受信機を搭載した機器も電源を切ることが推奨されている。これは、スーパーヘテロダイン型の受信機及び発信機が、雑音源となる電波を発信するためである。

関連項目

施設

研究所 - 天文台 公開天文台一覧- 国立天文台

観測装置

望遠鏡 - 電波望遠鏡 - VLBI - VERA

なんてん - ALMA|ALMA国際観測所 - ASTE望遠鏡

コンピュータ - スーパーコンピューター

原子時計

学術研究

天文学 - 電波天文学

外部リンク

http://www.nao.ac.jp/
国立天文台
http://www.nro.nao.ac.jp/
国立天文台野辺山地区

脚注

Quotation:Wikipedia - Article - History 　License:GFDL

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　野辺山宇宙電波観測所について関連サイト情報