ガンマ線で宇宙の謎を探る 観測実験を実施

2015年06月29日

神戸大学や名古屋大学を中心とするGRAINE共同研究グループ(グループリーダー:青木茂樹・神戸大学人間発達環境学研究科教授)は、原子核乾板(エマルションフィルム)を用いたガンマ線望遠鏡システムの気球による実証実験を実施しました。

現像したエマルションフィルムの顕微鏡写真。画像の横幅は100ミクロン(0.1ミリメートル)に相当。現像処理により析出した銀粒子(1粒の大きさは1ミクロン程度)の点列が、上空で記録された荷電粒子の飛跡。

宇宙空間を高速で飛び交う陽子、電子、原子核をはじめとした高エネルギーの「宇宙線」が星間ガスなどの物質と衝突すると、ガンマ線が発生します。ガンマ線は磁場の影響を受けることなく宇宙空間を直進する性質を持つため、ガンマ線がやってきた方向やエネルギーを測定することで宇宙の高エネルギー天体現象について間接的に調べることができます。

ガンマ線領域での観測は、2008年にフェルミ宇宙望遠鏡による観測が開始されて以降大きく進歩しましたが、赤外線や可視光線での観測と比較すると未開拓な分野です。ブラックホールや中性子星(パルサー)のほか、ガンマ線を放出する正体不明の天体も見つかっており、高性能なガンマ線観測器の開発が求められています。

GRAINE共同研究グループは、宇宙から飛来するガンマ線を高い解像度で捉えるため、原子核乾板(エマルションフィルム)を使用したエマルション望遠鏡を開発。エマルションフィルムは放射線が通った跡を1マイクロメートル(1ミリメートルの1000分の1)で記録可能で、最先端のガンマ線天文衛星より100倍高い解像度で撮影できることが特徴です。

研究グループは2014年から名古屋大学内の施設でエマルションフィルムを作成。2015年3月、製造した総面積50平方メートルのフィルムからエマルション望遠鏡として組み上げ、宇宙航空研究機構(JAXA)の大気球に搭載しました。

実証実験は5月12日から13日にかけてオーストラリアで実施。高度36キロメートルから6時間以上にわたって明るいガンマ線を放出する中性子星Velaパルサーを観測しました。その後、エマルションフィルムを回収、全ての現像作業を完了し、フィルムが健全な状態で観測が行われたことが確認できました。

今後、名古屋大学が開発した世界最速の原子核乾板解析装置HTSを用いてエマルションフィルムを解析。1年程度をかけて観測結果をまとめるとともに望遠鏡システムの性能評価を行う予定です。

グループリーダーの青木茂樹教授は「エマルション望遠鏡で初めてとなる天体観測を成功させ、その高い解像度を実証し、今後の大面積かつ長時間の本格的な科学観測開始につなげて行きたい」と話しています。

日本時間5月12日午前6時03分、オーストラリアのアリススプリングス気球放球基地で放球。気球は高度36キロメートルまで上昇し、 Velaパルサーからのガンマ線が視野内に入る6時間を含めて11時間以上にわたって観測を行った。
関連リンク

(人間発達環境学研究科、広報課)