【天文学】恒星の手前を小惑星が横切る現象を利用して、2700光年彼方に位置する星の大きさが測定された[04/22]

【2019年4月22日 ドイツ電子シンクロトロン研究所】

恒星は（日常感覚の基準では）とても遠いところにあるため、その見かけの大きさである「視直径」は非常に小さくなる。その小さい視直径を測定する方法の一つに、光の回折現象を利用するというものがある。星の手前を月や小惑星が横切る際に、星からの光が水面の波紋のようなパターンを見せる。このパターンは光源の見かけの大きさに依存するので、回折パターンをとらえることができれば星の視直径がわかるのだ。ただし、月や小惑星が恒星を隠す掩蔽現象を観測できる機会は少なく、そのうえ回折パターンは高速でとらえる必要があるため、観測は簡単ではない。

独・ドイツ電子シンクロトロン研究所のTarek Hassanさんたちは、米・ホイップル天文台に設置されている12m望遠鏡4台から構成されるシステム「VERITAS」（Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System）を使って、小惑星による掩蔽現象の観測に挑んだ。

VERITASの本来の目的は、宇宙空間で発生した高エネルギー粒子やガンマ線が地球大気中を通過する際に発生する非常に短時間のかすかな青い光「チェレンコフ光」を観測するという、高エネルギー現象に関するものだ。光学的にベストな画像の取得には不向きだが、星の光が高速で変化するような現象に対する感度が非常に高いという特長が、今回の研究では活かされた。

研究チームは2018年2月22日に、直径60kmの小惑星「インプリネッタ（(1165) Imprinetta）」がコップ座方向の10等星「TYC 5517-227-1」を隠す現象を観測し、毎秒300枚の画像を取得して、光の回折パターンをはっきりととらえることに成功した。この結果から、TYC 5517-227-1の視直径が0.125ミリ秒（満月の見かけの約1400万分の1、人間の視力で約50万相当）と測定された。別の方法によりこの星までの距離が約2700光年とわかっていることから、星の実際の大きさは太陽の11倍ほどであると計算され、同星が赤色巨星であることが示された。

また、3か月後の2018年5月22日には、直径88kmの小惑星「ペネローペ（(201) Penelope）」 がおとめ座方向の10等星「TYC 278-748-1」を隠す現象も観測され、回折パターンから星の視直径が0.094ミリ秒と測定された。直接測定された視直径としては最小の記録となる。この星までの距離は約700光年であり、そこから星の実際の大きさが太陽の2.17倍であると計算された。これは別の方法で推測されていた大きさとよく一致している。

波長域を狭くして回折パターンを鮮明にするといった工夫により、測定精度はさらに向上すると見込まれている。小惑星による恒星の掩蔽を利用して視直径を測定するという今回の新手法は、従来よりずっと遠い恒星の分析を可能とするものであり、その結果得られる情報から恒星の研究がさらに進むことが期待される。

http://www.astroarts.co.jp/article/assets/2019/04/16531_pattern.jpg

http://www.astroarts.co.jp/article/hl/a/10595_diffraction

ライブラの老師に聞け

直径が60kmと言い88kmと言い、どれも結構大きな小惑星だな。
少なくとも地球に衝突すれば生物の大部分を絶滅させるような規模の大きさではある。

内容を理解したとは言えないが
なんとなく分かる気がする

どこの国でも天文屋は
くだらんことをしてるのぉｗｗ

>>5
お前はその天文屋の爪の垢のかけらほどの価値もないがな。

相変わらずセコい方法だな。
もう高いジェームズウェッブじゃなくて古くて安そうな量産型ハッブルを大量に作って広い範囲に配置して使うべきでは？

むしろ小惑星の直径がそんな正確にわかってることの方がスゴイと思ったのだがｗ
小惑星ってまっくらなのに、見えるものなの？

>>8
小惑星も惑星と同じように太陽の光を反射して光ってるわけだから
ある程度大きなものは望遠鏡で見えるよ

お、俺蔽

最近の天文・宇物の発見による進歩はすごいな

>>5
自分をとりまく世界を知りたいと思うのは人間の本能だ
世の中には半径３メートルの範囲しか興味ない人もいるようだが

月着陸とか太陽系外まで飛ぶボイジャーとか
昔の方がロマンを感じさせる内容が多かった気がする

今は地球近郊の小惑星の探査に躍起になってるしな

そうか？ちょっと前にニュースホライズンが冥王星とウルティマトゥーレの画像を撮ったじゃん。
それに今もジュノーが木星の周りを周回して探索しているでしょ。

天文学は単純にセンサーの性能向上が新発見に繋がるからほっとくとどんどん進歩するね。
博物学みたい。

とりあえず恒星の大きさの予測が出来たのなら、次は実際に行ってみて、正しいかどうか答えあわせだな。

>>15
博物学は違う

すごく遠方にある恒星の光が、光を放たない遮蔽体である小惑星や月などによって
回折現象を起こす。その回折パターンは運動速度がよく分かっている月や小惑星
の位置が変化するのに合わせて、観測点で明るさが変化するから、その時間変化を
しらべてやると、良いということなんだろうな。

遮蔽体がたとえば黒い薄い円盤のようなものだったら（そんな天体は無いが）、
その縁がナイフのエッジのような働きでもっとも回折がはっきり出るだろうが、
月とか球体だとすれば、その縁をかすめて通る光の回折のぐあいは、複雑に
なりそうだ。たとえば大気を持っているような惑星だったりすると、
それの縁を通る光の回折は面倒だし、その惑星の大気についての情報の一部を
逆に与えるものにもなりかねない。

光度の変化を1秒間に300回測定ということだけれども、この数をもっと
増やせれば、それだけ微少な視角の天体の大きさが判ることにもなりそうだ。
もともと遠方の星は光量が少ないから、枚数を増やすと量子ノイズが増えて
難しそうだな。
　
また、異なる光の波長毎の回折の時間変動を組み合わせて使うことで、
より精度が向上することだろう。

>>18
光の散乱で球体のサイズを測定するなんて
測定器としてそこらで売ってるから計算式は既にあるよ

そもそも星の距離って本当に合ってるのかね

ベテルギウスみたいな一等星ですら
１０年ぐらい前に大幅修正してただろ

２７００光年…
この位の距離だと誤差はどんなもんなの？

１３０億光年にもなると、適当に言ってるとしか思えないのだが…

頭の良い人誰か教えて下さいませませ

今は人工衛星を使って3万光年以内の星は20％以内の誤差で測定できるようだけどね。

>>22ありがとう

>>20
数百光年とかそのくらいの距離の星なら年周視差を測定することで
星までの距離を実測できるよ
これは遠くの銀河までの距離を測る時のように何らかの仮定に基づくわけじゃなくて
三角測量の原理で実際に距離を測っているから、年周視差の測定精度さえ上がれば
それ相応に正確な距離を出せる

ベテルギウスまでの距離が修正されたのも結局は年周視差の精度が甘かっただけ
実際に距離を測りたくても測れない遠くの銀河のケースとはそこが決定的に違う

>>21
「宇宙の距離梯子」でググってみ

130億光年とかも決して適当に言ってるわけではないんだけど、そのくらいのスケールの距離だと
現時点で分かっていることをベースにモデルや仮定に基づいて「推論」することしかできない
これに対して2700光年とかの距離の星の場合は実際に距離を測れるだけ遥かにマシ

＞光の散乱で球体のサイズを測定するなんて測定器としてそこらで売ってる

その測定器の名前かあるいは製品紹介しているＵＲＬを教えてくれ。
技術資料を手に入れられる可能性があるかもしれない。
どういう用途に使うのだろうな。球体なんて普通は天体位にしか無いから。

こんなもんを朝から晩まで研究して１升を終わるのか

数学と物理学の融合で大きな成果　東大宇宙研究機構長
https://www.nikkei.com/article/DGXMZO44025180S9A420C1I10000/

>>26
多分粉体の粒度測定に使う奴のことかも
散乱式粒子径分布測定装置というらしい
ミー散乱応用した装置のことを言ってるんだろう

>>5
ほんとに同感
天文屋がいたせいで世界はこんなにも発達してしまった…家電品があふれかえる生活は天文屋の悪逆非道の地道な研究のせい