現代の観測技術を用いて宇宙を北天全域に亙って探査し宇宙の地図を作成して銀河分布を明らかにし,宇宙論を検証し実証科学として根拠づけると共に,宇宙に存在する銀河,クエーサー他諸々の天体の性質をできる限り詳細に亙って明らかにしようとする計画がSloan Digital Sky Survey(SDSS)である.この計画は観測機材の建設開始より約15年を経て,当初の目的を達成して概ね終了したものと考えている.本稿ではSDSSの経緯,概略と代表的な成果を紹介することにする.本来各事項毎に出典を明示するべきであるが余りにも数が多く数多の頁を費消すると共に本稿の読者にとっては繁雑になるだけと思われるので,本稿に関して直接的なものと図を引用したものを除いて引用文献は最小限に留めた.

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2019年4月10日，人類史上初の「ブラックホールシャドウ」撮像成功について，世界6か所で同時記者発表が行われた．発表されたのは楕円銀河M87の中心の巨大ブラックホールM87^*の電波写真である．翌日には多くの新聞の1面にその画像が掲載され，社会的にインパクトの大きい科学成果となった．発表したのは，世界13研究機関を中心に200人を超える研究者が関わるEvent Horizon Telescope（EHT）プロジェクトの国際共同研究グループで，この写真は地球規模のVLBI観測によって撮影されたものである．

ブラックホールとは，アインシュタインの重力理論（一般相対性理論）が予言する極限的に強い重力場の解である．event horizon（事象の地平面）という面に囲まれたその領域にいったん入ると強い重力によって光さえも逃げ出すことはできない．ただ，事象の地平面から少し離れたところからは，光は遠方に逃げることができ，その光を観測することができる．実際，ブラックホールの周囲に分布して光る高温プラズマが観測できると考えられてきた．その場合，ブラックホールの周りに明るい輪が見えるというのが一般相対性理論に特徴的な予言である．今回，EHTが取得した画像は，その明るい輪を少しぼやかせたものとして解釈できるのである．

20世紀初頭に構築された一般相対性理論は，観測によるテストをいくつもパスしてきたが，強い重力場に対するテストは2015年の人類初の重力波検出まで成されていなかった．重力波検出によって太陽質量の10倍程度のブラックホールの存在が証明された．そして今回のEHTの観測で太陽質量の10億倍以上もの質量のブラックホールの存在が確実なものとなった．EHTの観測は重力波観測と相補的であり，一般相対性理論の正しさを視覚的に示すものである．さらには，これまで間接的な情報から信じてきた「銀河の中心には巨大なブラックホールがある」ということを決定づけたという意味で天文学的にも革新的な成果と言える．

EHTは，観測・画像化・理論解釈のすべてにおいて挑戦的なプロジェクトであった．まず，地球サイズで離れた複数の電波望遠鏡を結合させることをミリ波帯で実現し，約25マイクロ秒角というこれまで人類が到達した最高分解能を獲得した．次に，観測データから信頼できる画像を導くための数理的方法とそれを実装したソフトウェアを開発した．それらにより，見事に「ブラックホールシャドウ」とそれを囲む明るい非対称な輪が見えた．得られた画像を理論解釈するため，大規模な理論シミュレーションライブラリを作り上げ，シミュレーションと観測データを比較する方法を確立した．それによりブラックホールの周囲のプラズマの状態にあまり依存せず，光の軌道の一般相対論的性質を強く反映して観測画像が再現されるという結論を得た．

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ここ数年, グレート・ウォールや宇宙の垣根, 大流動といった宇宙論的発見が相次いでいる. これらは, 現代宇宙論を大きく揺り動かしており, 宇宙論の新たな時代の到来を告げている. このような発見はいかにしてもたらされたのであろうか. ここでは, 宇宙論的発見の基礎となった銀河の距離決定の観測と, 発見のもつ意義について解説することにする.

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「宇宙は膨張している」という宇宙の観測結果は,今では小学生の理科辞典にも当たり前のように載っており,すでに広く認識されている.「膨張する宇宙」の宇宙論の歴史は,1920年代後半にエドウィン・ハッブルら天文学者が,遠方の銀河が我々から遠ざかっているというハッブルの法則を発見したことから始まった.これは,宇宙は不変で定常的であると考えられていた当時の宇宙観・宇宙像を覆す大発見であった.実は,ハッブルらの発見以前に,宇宙膨張を予言する理論的研究があった.アルバート・アインシュタインは1915年に重力の理論である一般相対性理論を提唱したが,他の研究者らが一般相対性理論を宇宙に適用したところ,膨張する宇宙の解が存在することを見つけたのである.あのアインシュタインでさえも,動的な宇宙像を受け入れることができず,重力を打ち消し合う,実質的に万有斥力を引き起こす「宇宙定数」を方程式に導入し,静的な宇宙解を得ようとしていた.後に,ハッブルらの宇宙膨張の発見を受け,アインシュタインはこの宇宙定数の導入を生涯で「最大の過ち」として後悔したエピソードは有名だろう.しかし,宇宙膨張の研究史はこれで決着ではなかった.1998年のほぼ同時期に2つの独立な研究グループが,多数の遠方銀河で起きたIa型超新星の測定から宇宙膨張を調べたところ,約70億年前から宇宙が加速膨張に転じた,つまり宇宙の膨張がどんどん速くなっているという驚きの観測結果を報告したのである.この宇宙の加速膨張の発見を受け,ソール・パールマッター,ブライアン・シュミット,アダム・リースの3氏が2011年のノーベル物理学賞の受賞という史上初の快挙を成し遂げた.アインシュタインの一般相対性理論によれば,宇宙の膨張の歴史を測定することは宇宙に存在する全エネルギーおよび物質を測定することと等価である.宇宙の加速膨張は,物質の重力を凌駕する,万有斥力を引き起こす謎のエネルギー,「ダークエネルギー」で現在の宇宙が満たされていることを意味する.正体不明という意味で「ダーク」と呼ばれているが,皮肉にも80年の年月を経て,現代の宇宙論ではアインシュタインの宇宙定数が復活したのである.ダークエネルギーの正体は何か?宇宙の膨張とともに無尽蔵に増え続けるダークエネルギーに宇宙は支配され,宇宙はこのまま加速膨張を続けるのか,あるいは宇宙は終焉を迎えるのか?これらの疑問は,21世紀の宇宙論が解決すべき難問である.ダークエネルギーの性質の探求には宇宙観測だけが唯一の手段であるので,これを目的とした宇宙探査計画が世界中で計画されている.この宇宙探査には,できるだけ夜空の広い領域にわたり,より遠方にある暗い銀河までくまなく観測するという,言わば宇宙の「国勢調査」が必要になる.この世界の潮流に先駆けて,日本が誇る口径8.2mのすばる望遠鏡に超広視野主焦点カメラHyper Suprime-Cam(HSC)が本格始動した.今年2014年から5年間の計画で,すばる史上最大の宇宙探査を行うことになっている.ハッブル宇宙望遠鏡では1000年以上もかかる壮大な計画である.

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宇宙の成り立ちを研究する宇宙論は,近年ようやく多数の銀河の観測データに基づく実証的研究の基礎が築かれた.しかし一方観測が進むにつれ,我々がこれまでに観測した空間は,大規模な非一様性を示す宇宙の中であまりにも小さく,また我々が詳しく観測した銀河の数は,多種多様な銀河の性質と進化を統計的な意味で正確に記述するにはなお不十分であることも明らかになった.このような状況を打破すべく,現在の天文観測技術の粋を集めた銀河の大規模な観測計画が,アメリカの七つの研究機関と日本のグループの共同で進められている.口径2.5mの専用の広視野望遠鏡を建設し,全天の約4分の1の天域を,大型CCDカメラにより五つの波長帯で観測し,そこから選びだした100万個の銀河と10万個のクェーサーの分光観測を行う.計画完了には5年を要するが,現在95年秋の試験観測をめざして準備が急ピッチで進行中である.本稿では学術的背景と意義を含めた計画の概要を紹介する.

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南米チリのアタカマ高地に建設されたALMA（Atacama Large Millimeter/submillimeter Array）は，波長が約3 mmから0.3 mmまでの電波（ミリ波・サブミリ波）を捉える世界最大の電波干渉計である．この望遠鏡は，これまでにない空間解像度・イメージング能力・感度を併せ持ち，宇宙における様々な現象について，革新的なデータを提供すると期待されている．ALMAは日本を含む東アジア・北米・欧州の三地域の協力によって建設・運用がされており，天文の分野としては初の大規模国際協力プロジェクトでもある．

ALMAは，66台のアンテナから成る電波干渉計である．その建設途中であった2011年から「初期観測運用」と呼ばれるサイエンス観測が開始された．当初は16台のアンテナによる観測から始まったが，それでもなお，既存の望遠鏡を遥かに凌ぐ感度を有し，宇宙物理学の様々な分野において，価値あるデータを多数得ることに成功した．2014年6月には全てのアンテナが揃い，本格運用の段階に入りつつある．

ALMAによって得られた成果は多岐にわたるが，ここでは，「星形成」をキーワードにその一部を紹介する．

まず，ALMAにより，赤外線銀河背景放射をほぼ100%点源に分解することに初めて成功した．赤外線銀河背景放射は，過去の宇宙における天体形成史のうち，ダストに隠された部分の積分であると考えられており，その担い手を特定していく上で大きな前進をもたらした．また，宇宙再電離期の銀河において，多量のダストや電離した酸素の検出に成功し，宇宙最初期の重元素生成シナリオに対して新たな挑戦を突き付けている．

また，ALMAは，現在の宇宙における星形成過程の研究にも新しい展開をもたらしている．

第一に，これまで謎に包まれた部分の多かった，太陽の数10倍程度の質量を持つ「大質量星」について，その形成現場を直接観測して温度・速度などの基本的な物理量の情報を得ることが可能になった．その結果，星間空間における濃いガス塊の衝突が，大質量星の形成メカニズムとして重要である可能性が示唆される．

第二に，小質量星の形成においても，まさに星が生まれつつあるガス雲に，複雑な構造が存在することを明らかにした．この構造の解析から，例えば，激しい力学過程の中で多重星の系が生まれるというような星形成の描像を，観測に基づいて直接描いていくことができるようになった．

さらに，ALMAは，若い星の周囲の原始惑星系円盤を，これまでにない空間解像度で観測することに成功している．その結果，細いリング状の構造や三日月状の構造など，これまでに想定をしていなかったような豊かな構造が円盤に存在していることが分かってきた．このような構造が，惑星形成や円盤の物理とどのように関係しているのか，活発な議論がなされている．

以上のように，ALMAはこれまでの観測で，宇宙物理学の様々な分野において革新的なデータをもたらし，これまでの常識を覆すに足る観測を多く出してきている．今後も，星形成に関係した分野のみならず，我々の考える宇宙の姿が大きく変わっていくかもしれない．その進展が大いに期待されるところである．

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