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電波天文学入門

でんぱ天文学のひみつ

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野辺山宇宙電波観測所ではその名の通り、電波で宇宙を観測しています。たとえば、45m電波望遠鏡でが活躍しているのは電波の中でも「ミリ波」と呼ばれる領域、波長が1ミリ〜10ミリの電磁波の観測です。では、電波で何が見えるのでしょうか?

熱を伴う現象

熱を持っているものは、すべてその表面温度に対応した電磁波を出しています、その中でも電波望遠鏡が得意としているのは温度の低い現象です。星と星の間にはガスやダストが存在しています。こうした場所は可視光線で観測すると真っ暗で何も無いように見えますが、電波で観測するとその中で様々な現象が起きていることが分かります。実は、こうしたガスやダストは星が爆発した後の名残であり、同時にこれから星が生まれてくる場所でもあります。宇宙や星々の歴史を知る上で重要な場所と言えるでしょう。

熱を伴わない現象

宇宙には、熱を出さない現象もあります。電気を帯びた粒子が強い磁場を受けて方向を曲げられると放射光と呼ばれる電磁波を出します。放射光はX線から可視光、電波まで広い範囲の電磁波を出しますが、熱は出していません。特に電波の領域で強い電磁波を出していて、こうした現象が宇宙で起きていることは電波による観測で初めて発見されました。

スペクトル線電波

天体を構成する分子や原子の種類に応じて特定の周波数の電波が出ます。これをスペクトル線電波と呼びます。こうした電波を観測することでその天体にどんな物質があるかが分かります。また天体がこちらに向かって近づいている時と遠ざかっている時で波長が変化する現象(ドップラー効果)を利用して、天体の動きを計測することができます。

電波の透過力

電波は宇宙空間に浮いているダストのかたまりをすり抜ける(透過する)事が出来ます。これは、電波の波長がダストの平均的な大きさよりも十分に長いからです。例えると、道に水たまりがあったとします。短い歩幅(短い波長)で歩くと水たまりに入ってしまいますが、長い歩幅(長い波長)で歩けば水たまりを飛び越えていく事ができます。このように、波長(歩幅)が長ければ長いほど、前にある小さな障害物の影響を受けにくくなるので、波長の長い電波を使うと、可視光では見えない宇宙の姿が見えるようになります。また、電波観測では、宇宙からやってくる電波が雲や大気にあまり邪魔されずに地表で観測できるという大きな利点があります。ただし、雨の日は、電波が大気中の水蒸気に吸収されてしまい、観測条件が悪化します。

複数の望遠鏡を組み合わせる - 干渉計

複数の望遠鏡を組み合わせてあたかも一つの大きな望遠鏡であるかのように観測する方法があります。これを「干渉計」と呼びます。詳しくはALMA望遠鏡のWebサイトを参照してください。

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