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

銀河からなる宇宙（宇宙の広がり）

天の川 （全天の半分） 　　　　（可視光） 天の川 （全天） 　（近赤外線） 天の川に沿う方向 天の川に垂直な方向 全天の天の川=銀河系の姿

天の川　（可視光） 天の川　（近赤外線） 銀河　（可視光） NGC 4565 銀河　（可視光） NGC 891

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 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

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

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

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)

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

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 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

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

大規模データ処理パイプライン

SDSSの観測サイト（天文台） 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

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 CCDによる初めての広天域探査 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

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

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 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） 理論の予想　z=6-30? Z: 赤方偏移 　　時間を測る 　　物差し

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。 波長 z=5.80 z=5.82 z=5.99 z=6.28 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

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 まれな天体や予想外の新発見

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 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 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

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 まれな天体や予想外の新発見 宇宙を身近に: SDSSのスカイサーバー

SDSS のデータ公開サイト http://skyserver.nao.ac.jp/ ・第一次データ公開 2003年7月 教育用プログラム ・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 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。 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