大規模銀河探査ースローン・ディジタル・スカイサーベイーが描き出した宇宙の姿

大規模銀河探査ースローン・ディジタル・スカイサーベイーが描き出した宇宙の姿大規模銀河探査ースローン・ディジタル・スカイサーベイーが描き出した宇宙の姿岡村定矩東京大学大学院理学系研究科天文学専攻

内容 • 銀河からなる宇宙（宇宙の広がり） • スローン・デジタル・スカイサーベイ(SDSS)とは • SDSSを可能にしたキーテクノロジー • SDSSの意義と初期成果；何がわかったか • 宇宙を身近に: SDSSのスカイサーバー

銀河からなる宇宙（宇宙の広がり）

銀河からなる宇宙（宇宙の広がり） • 宇宙は銀河で満ちている • 天の川から離れた方向では、星と星の隙間から遠い宇宙（銀河）が見える • １つの銀河には1000億個の星とガスがある • 天の川は私たちの住む銀河　　銀河系 • 宇宙には1000億個の桁の銀河がある • 宇宙はとても大きい　（時間と空間が結びついている） • 光速で旅しても長い時間がかかる • 遠方の天体ほど、より過去の姿を見せている

銀河からなる宇宙（宇宙の広がり） • スローン・デジタル・スカイサーベイ(SDSS)とは

スローン・デジタル・スカイサーベイ(SDSS)とはスローン・デジタル・スカイサーベイ(SDSS)とは • 写真より約100倍高感度のCCD（電荷結合素子）による　初めての広天域サーベイ（探査） • ５色（バンド）の画像+100万天体（主に銀河）のスペクトル・ 25億光年（従来の約5倍遠く）までの宇宙地図・銀河、クエーサー、星の高精度大規模データベース米・日・独の国際共同研究プロジェクト;　約200名の研究者日本参加グループ(JPG); 14名+協力者+大学院生

日本参加グループ(JPG)のメンバー 　池内　了　名古屋大学大学院理学研究科・教授　市川伸一　国立天文台天文学データ解析計算センター・助教授　市川　隆　東北大学大学院理学研究科・助教授　岡村定矩　東京大学大学院理学系研究科・教授　佐藤勝彦　東京大学大学院理学系研究科・教授　嶋作一大　東京大学大学院理学系研究科・助手　須藤　靖　東京大学大学院理学系研究科・助教授　関口真木　元東京大学宇宙線研究所・助教授　土居　守　東京大学大学院理学系研究科天文学教育研究センター・助教授　濱部　勝　日本女子大学理学部数物科学科・教授　福来正孝　東京大学宇宙線研究所・教授　松原隆彦　名古屋大学大学院理学研究科・助教授　安田直樹　東京大学宇宙線研究所・助教授　渡辺大　宇宙開発事業団

この領域の銀河（と星）を探査 スローン・デジタル・スカイサーベイ(Sloan Digital Sky Survey: SDSS) 25億光年

銀河からなる宇宙（宇宙の広がり） • スローン・デジタル・スカイサーベイ(SDSS)とは • SDSSを可能にしたキーテクノロジー

SDSSを可能にしたキーテクノロジー • 口径2.5mの広視野専用望遠鏡 • 超大型モザイクCCDカメラ • 640チャネル多天体同時分光器 • 大規模データ処理パイプライン

CCDカメラ用フィルター 補正版-1 表面の曲がりが目で見える補正版-1 口径2.5mの広視野専用望遠鏡(1)

口径2.5mの広視野専用望遠鏡(2) 分光器モザイクCCDカメラ完成記念式典 (2000年10月)

400万画素x5色x6列 80万画素x24 スキャン方向ｒ i u z g 超大型モザイク CCD カメラ

5色のバンド（波長帯） (u, g, r, i, z) スペクトル

TDI: Time Delay and Integrate（時間遅延積分方式）

CCD カメラの出力(5色の画像) 6本の細長い帯　（実際には隙間あり）２セットで完全な帯 = ストライプとなるここに写った天体のスペクトルを撮影する

640チャネル多天体同時分光器(1) 320 本の光ファイバー # 1 # 2 Two double spectrographs

光ファイバーカートリッジシステム ワンタッチ交換可能光ファイバーカートリッジ分光器 CCD カメラ分光器スリット部 plug plate（精密穿孔板） fiber plugging 640チャネル多天体同時分光器(2)

大規模データ処理パイプライン

アパッチポイント天文台（アメリカ、ニューメキシコ州）アパッチポイント天文台（アメリカ、ニューメキシコ州）標高: 2800m SDSSの観測サイト（天文台）

銀河からなる宇宙（宇宙の広がり） • スローン・デジタル・スカイサーベイ(SDSS)とは • SDSSを可能にしたキーテクノロジー • SDSSの意義と初期成果；何がわかったか • 人類が作った最大の宇宙地図が語るもの

銀河の分布（世界最大の宇宙地図） 可視化ツールは三橋賢司氏（東京大学理学部)による

SDSSが作った宇宙地図による仮想宇宙旅行（ムービー by NHK） NHK教育テレビ　「サイエンスZero」　2003/6/11 放映

SDSSのインパクト • たくさんの天体　 高い信頼度（精度） • めったにないまれな天体の発見 • 予想外の新発見 CCDによる初めての広天域探査

宇宙地図から銀河の群れ具合を測定する 天球上の見え方 205,443個の銀河の内、赤道面上にある66,976個

宇宙の３次元地図からダークエネルギーとダークマターの存在が確実なものに 密度ゆらぎ（疎密の度合い） WMAP衛星宇宙の物質構成が５％の原子、25％のダークマター、70％のダークエネルギーの場合の理論予想 1億光年 10億光年 100億光年ゆらぎの長さ

銀河からなる宇宙（宇宙の広がり） • スローン・デジタル・スカイサーベイ(SDSS)とは • SDSSを可能にしたキーテクノロジー • SDSSの意義と初期成果；何がわかったか • 人類が作った最大の宇宙地図が語るもの • 宇宙の暗黒時代の終わりが見えた

再電離（天体のはじまり） 中性水素高温プラズマ ~40万年 140億年

Z: 赤方偏移 　　時間を測る　　物差し理論の予想　z=6-30? 宇宙の再電離(天体の始まり） • 宇宙の晴れ上がり（ビッグバンから約4０万年後） • 電子が水素原子核と結合　　中性水素ができた • 現在、中性水素は銀河の中にはあるが、銀河と銀河の間の宇宙空間にはない（初代の天体の紫外線で電離した）

z=5.80 z=5.82 z=5.99 z=6.28 波長 SDSSが発見した、高赤方偏移の4つのクェーサーのスペクトル。 z>6になると中性水素の吸収が強くなる。 z～6-7が多数の銀河の形成期（ビッグバンから１０億年程度）（可視光・近赤外線が有効）（宇宙最初の天体　z=17+/-5） WMAP衛星

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もっとも離れたクエーサーの重力レンズ像 稲田直久、大栗真宗、須藤　靖(東京大学大学院理学系研究科物理学専攻) らによる　　銀河団（約62億光年） 14.6秒角

小さな天体（銀河）を飲み込んで、銀河の形成は今も続く小さな天体（銀河）を飲み込んで、銀河の形成は今も続く銀河系に引き裂かれる球状星団アンドロメダ銀河のハローに飲み込まれる星の集団銀河系の外周部を回転する星のリング 12万光年満月の大きさ

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夜、部屋の明かりを消してご覧下さい。 望遠鏡で本物の夜空を見ていると錯覚することうけあいです。 SDSS のデータ公開サイト・早期データ公開2001年6月・第一次データ公開 2003年7月 • 教育用プログラム • 本格的な研究も可能流れる夜空 . http://skyserver.nao.ac.jp/

まとめ • 銀河からなる宇宙（宇宙の広がり） • スローン・デジタル・スカイサーベイ(SDSS)とは • SDSSを可能にしたキーテクノロジー • SDSSの意義と初期成果；何がわかったか • 宇宙を身近に: SDSSのスカイサーバー

大規模銀河探査 ースローン・ディジタル・スカイサーベイー が描き出した宇宙の姿