ヘール望遠鏡
ヘール望遠鏡
別名パロマー 5.1m ヘイル
の一部パロマー天文台[ 1 ]
場所カリフォルニア州、太平洋諸州地域
座標北緯33度21分23秒 西経116度51分54秒 / 北緯33.35628度、西経116.86489度 / 33.35628; -116.86489
高度1,713メートル（5,620フィート）
夜明け1949年1月26日 午後10時6分（太平洋標準時）
発見したカリバン、シコラックス、ジュピター LI、アルコル B
直径200インチ（5.1メートル）
収集エリア31,000平方インチ（20平方メートル）
焦点距離16.76メートル（55フィート0インチ）
Webサイトwww .astro .caltech .edu /palomar /about /telescopes /hale .html
ヘール望遠鏡はアメリカにあります
ヘール望遠鏡
ヘール望遠鏡の位置
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ヘール望遠鏡は、アメリカ合衆国カリフォルニア州サンディエゴ郡のパロマー天文台にある口径200インチ (5.1 m)、f / 3.3の反射望遠鏡で、天文学者ジョージ・エラリー・ヘールにちなんで名付けられました。 1928年にロックフェラー財団から資金提供を受け、彼は天文台の計画、設計、建設を指揮しましたが、プロジェクトは最終的に20年を要したため、彼はその稼働を見ることなく亡くなりました。ヘール望遠鏡は当時としては画期的で、2番目に大きい望遠鏡の2倍の直径を持ち、望遠鏡架台の設計や、アルミニウムでコーティングされた大型の「ハニカム」低熱膨張パイレックス鏡の設計と製造において多くの新技術の先駆けとなりました。[ 2 ] 1949年に完成し、現在もなお稼働しています。

ヘール望遠鏡は、30年以上にわたり、大型光学望遠鏡の建設における技術的限界を象徴していました。1949年の建設から1976年にソ連のBTA-6が建設されるまでは世界最大の望遠鏡であり、1993年にハワイのケック天文台ケック1が建設されるまでは世界第2位の大きさでした。

歴史

チューブのベース
かに星雲、1959年

ヘールはワシントンのカーネギー研究所からの助成金を得て、ウィルソン山天文台の望遠鏡の建造を監督した。1908年に60インチ（1.5メートル）の望遠鏡、1917年には100インチ（2.5メートル）の望遠鏡が建造された。これらの望遠鏡は大成功を収め、1920年代を通じて宇宙の規模に関する理解が急速に進み、ヘールのような先見の明のある人々にさらに大型のコレクターが必要であることを実証した。

ヘールの以前の100インチ望遠鏡の主任光学設計者はジョージ・ウィリス・リッチーで、彼は新しい望遠鏡をリッチー・クレティアン設計にしようと考えていた。通常の放物面主鏡と比較して、この設計はより広い視野にわたってより鮮明な像を提供するはずだった。しかし、リッチーとヘールは不和に陥った。プロジェクトは既に遅れており予算も超過していたため、ヘールは複雑な曲率を持つ新しい設計の採用を拒否し、リッチーはプロジェクトから離脱した。パロマー・ヘール望遠鏡は、放物面主鏡を備えた世界有数の最後の望遠鏡となった。[ 3 ]

1928年、ヘイルはロックフェラー財団から600万ドルの助成金を確保し、カリフォルニア工科大学（Caltech）が管理する「200インチ反射望遠鏡を含む天文台の建設」を行った。この大学はヘイル自身も創立メンバーの一人であった。1930年代初頭、ヘイルはロサンゼルスなどの都市部で深刻化しつつあった光害の影響を受けにくい最適な場所として、米国カリフォルニア州サンディエゴ郡のパロマー山の標高1,700メートル（5,600フィート）の地点を選定した。コーニング・グラス・ワークスが200インチ（5.1メートル）の主鏡の製作を任された。天文台の施設とドームの建設は1936年に開始されたが、第二次世界大戦による中断のため、望遠鏡は1948年に落成した。[ 4 ]像に若干の歪みがあったため、1949年を通して望遠鏡の修正が行われた。1950年に研究に利用可能になった。[ 4 ]

切手。米国郵便局は1948年にヘール望遠鏡と天文台を記念した3セント切手を発行しました。

望遠鏡の10分の1スケールの模型もコーニングで製作された。[ 5 ]

200インチ（510cm）の望遠鏡は、1949年1月26日午後10時6分（太平洋標準時）にアメリカの天文学者エドウィン・パウエル・ハッブルの指揮の下、ハッブル変光星雲としても知られるNGC 2261を観測しました。 [ 8 ] [ 9 ] 

この望遠鏡は、カリフォルニア工科大学とその運用パートナーであるコーネル大学、カリフォルニア大学、ジェット推進研究所の天文学者によって、晴れた夜には毎晩科学研究に使用されています。この望遠鏡には、最新の光学・赤外線アレイ撮像装置、分光器、そして補償光学システム[ 10 ]が搭載されています。また、ラッキーカム撮像法も使用しており、補償光学と組み合わせることで、特定の観測条件において鏡の理論解像度に迫る性能を実現しています[ 10 ] 。

コーニング研究所のヘール望遠鏡用のガラス試験片の1つが、C・ドナルド・シェーン望遠鏡の120インチ（300cm）主鏡に使用されました。[ 11 ]

鏡の集光面積は約31,000平方インチ（20平方メートル）である。[ 12 ]

コンポーネント

取り付け構造

ヘール望遠鏡は、「馬蹄形架台」と呼ばれる特殊な赤道儀を採用しています。これはヨーク架台を改良したもので、極軸受けを開放型の「馬蹄形」構造に置き換え、北極星とその周辺の星々を含む全天を観測できるようにしています。光学鏡筒アセンブリ（OTA）には、1935年にパサデナのカリフォルニア工科大学のマーク・U・セルリエによって当時新しく発明されたセルリエ・トラスが採用されており、すべての光学系を一直線に保つように設計されていました。[ 13 ]

左：赤道儀に設置された口径200インチ（508cm）のヘール望遠鏡。右：ヘール望遠鏡に類似したセルリエ・トラスの動作原理と、単純トラスとの比較。分かりやすくするために、上部と下部の構造要素のみを示しています。赤い線と緑の線は、それぞれ張力と圧縮力を受けている要素を示しています。

200インチのミラー

1945 年 12 月、第二次世界大戦後に研磨作業が再開されたときの、カリフォルニア工科大学の光学工場に設置された 5 メートル (16 フィート 8 インチ) の鏡。鏡の裏側にあるハニカム支持構造が表面から透けて見えます。

当初、ヘール望遠鏡はゼネラル・エレクトリック社製の溶融石英製の主鏡を使用する予定でしたが、[ 14 ]代わりに、1934年にニューヨーク州のコーニング・グラス・ワークスで、当時のコーニング社の新素材であったパイレックス（ホウケイ酸ガラス）を使用して主鏡が鋳造されました。[ 15 ]

200インチヘール望遠鏡ドームの入口ドア

この鏡は、36個の隆起した鋳型ブロック（ワッフル焼き器に似た形状）を持つ鋳型で鋳造された。これによりハニカムミラーが作られ、必要なパイレックス樹脂の量が40ショートトン（36トン）以上から20ショートトン（18トン）に削減された。これにより、使用中の冷却が速くなり、背面に複数の「取り付けポイント」を設けることで重量を均等に分散させることができた（注：図面については1934年の記事を参照）。[ 16 ]中央の穴の形状も鋳型の一部であり、完成した鏡をカセグレン式で使用する際に光が通過できるようにした（この穴用のパイレックス樹脂製プラグも、研削・研磨工程で使用された[ 17 ]）。200インチミラーを鋳造する最初の試みで、ガラスを鋳型に流し込んでいたところ、高熱によっていくつかの鋳型ブロックが外れて浮き上がり、鏡が破損した。この不良鏡は焼きなまし工程の試験に使用された。金型が再設計された後、2 番目の鏡の鋳造に成功しました。

数ヶ月の冷却後、完成した鏡の素板は鉄道でカリフォルニア州パサディナへ輸送された。[ 18 ] [ 19 ]パサディナに到着すると、鏡は鉄道の平貨車から特別に設計されたセミトレーラーに積み替えられ、研磨される場所まで道路輸送された。[ 20 ]パサディナの光学工場（現在はカリフォルニア工科大学のシンクロトロンビル）では、標準的な望遠鏡の鏡製造技術を使用して平らな素板を精密な凹面放物面形状に加工したが、大規模な実行が必要だった。鏡を研削および研磨する際に5つの異なる動作を行うことができる、特別な240インチ（6.1メートル）、25,000ポンド（11トン）の鏡セル治具が作られた。[ 21 ] 13年間でほぼ10,000ポンド（4.5トン）のガラスが研削および研磨され、鏡の重量は14.5米トン（13.2トン）まで軽減された。この鏡は、1930年にカリフォルニア工科大学の物理学者で天文学者のジョン・ストロングが発明したのと同じアルミニウム真空蒸着法を使って、反射アルミニウム表面でコーティングされた（現在でも18～24ヶ月ごとに再コーティングされている）。[ 22 ]

ヘール望遠鏡の200インチ（510 cm）の鏡は、一枚の硬いガラスで作られた主鏡の技術的限界に近かった。[ 23 ] [ 24 ] 5メートルのヘール望遠鏡や6メートルのBTA-6よりもはるかに大きなモノリシック鏡を使用することは、鏡とそれを支える巨大な構造物の両方のコストのために、非常に高価になる。そのサイズを超える鏡は、望遠鏡が異なる位置に回転すると、自重でわずかにたわんで[ 25 ] [ 26 ]、表面の精密な形状を変えてしまう。この形状は、100万分の2インチ（50 nm）以内の精度でなければならない。9メートルを超える現代の望遠鏡は、この問題を解決するために異なる鏡の設計を採用しており、単一の薄い柔軟な鏡か、より小さなセグメント化された鏡のクラスターを使用しており、その形状は、鏡支持セルに組み込まれたアクチュエーターを使用したコンピューター制御のアクティブ光学系によって継続的に調整される。

ドーム

上部ドームの移動重量は約1000米トンで、車輪で回転します。[ 27 ]ドームのドアは1枚あたり125トンの重さがあります。[ 28 ]ドームは約10mmの厚さの溶接鋼板で作られています。[ 27 ]

観察と研究

口径200インチのヘール望遠鏡のドーム

ヘール望遠鏡による最初の観測は1949年1月26日のNGC 2261でした。 [ 29 ]

ヘール望遠鏡は、その最初の50年間で、恒星の進化、宇宙論、高エネルギー天体物理学に多くの重要な貢献をしました。[ 30 ] 同様に、この望遠鏡とそのために開発された技術は、恒星、星間物質、活動銀河核（AGN）、クエーサーのスペクトルの研究を進歩させました。[ 31 ]

クエーサーは、ヘール望遠鏡で撮影されたスペクトルによって、高赤方偏移源として初めて特定されました。[ 32 ]

1986年に太陽に接近するハレー彗星（1P）は、天文学者のデイビッド・C・ジューイットとG・エドワード・ダニエルソンによって、1982年10月16日にCCDカメラを備えた200インチヘール望遠鏡で初めて検出されました。[ 33 ]

1997年9月に天王星の2つの衛星が発見され、その時点で天王星の既知の衛星は合計17個となった。[ 34 ]その1つがカリバン（S/1997 U 1）で、1997年9月6日にブレット・J・グラッドマン、フィリップ・D・ニコルソン、ジョセフ・A・バーンズ、ジョン・J・カヴェラーズが200インチ・ヘール望遠鏡を使って発見した。[ 35 ]当時発見されたもう1つの天王星の衛星は シコラックス（最初の命名S/1997 U 2）で、これも200インチ・ヘール望遠鏡を使って発見された。[ 36 ]

コーネル中間赤外線小惑星分光法（MIDAS）調査では、分光器を備えたヘール望遠鏡を使用して29個の小惑星のスペクトルを調査しました。[ 37 ]

2009年、ヘール望遠鏡はコロナグラフを使用して、北斗七星のアルコルの伴星であるアルコルBを発見しました。[ 38 ]

2010年、直径200インチのヘール星とともに木星の新しい衛星が発見され、S/2010 J 1と呼ばれ、後に木星LIと命名されました。[ 39 ]

2017年10月、ヘール望遠鏡は初めて確認された星間天体1I/2017 U1 （「オウムアムア」）のスペクトルを記録することに成功した。特定の鉱物は特定されなかったものの、この天体の表面色が赤みがかった色をしていることが示された。[ 40 ] [ 41 ]

2023年12月、ヘール望遠鏡はNASAのサイケミッションにおける深宇宙光通信実験の受信アンテナとして稼働を開始しました。[ 42 ]

太陽系外惑星の直接撮影

2010年まで、望遠鏡による太陽系外惑星の直接撮影は例外的な状況下でしか不可能でした。具体的には、惑星が非常に大きく（木星よりもかなり大きい）、親星から大きく離れており、高温で強い赤外線を放射している場合に、画像を取得しやすくなります。しかし、2010年にNASAジェット推進研究所のチームは、渦巻きコロナグラフを用いることで小型望遠鏡でも惑星を直接撮影できることを実証しました。[ 43 ]

ヘール望遠鏡の1.5m部分にある渦コロナグラフを使用して、HR8799星の周りの太陽系外惑星の直接画像

比較

ヘール望遠鏡（左上、青）と、いくつかの現代および今後登場する超大型望遠鏡との大きさの比較

ヘール望遠鏡は1949年に運用開始された当時、2番目に大きい望遠鏡の4倍の集光面積を持っていました。同時代の他の望遠鏡としては、ウィルソン山天文台のフッカー望遠鏡やマクドナルド天文台のオットー・ストルーベ望遠鏡などがあります。

1949年の3つの最大の望遠鏡
# 名称 /天文台 画像 絞り 高度 ファーストライト 特別弁護士
1 ヘール望遠鏡パロマー観測所200インチ508 cm 1713メートル（5620フィート） 1949 ジョージ・エラリー・ヘイル、ジョン・D・ロックフェラー、エドウィン・ハッブル
2 フッカー望遠鏡[ 44 ]ウィルソン山観測所100インチ254 cm 1742メートル（5715フィート） 1917 ジョージ・エラリー・ヘイルアンドリュー・カーネギー
3 マクドナルド天文台 82インチ[ 45 ]マクドナルド天文台（オットー・ストルーベ望遠鏡）82インチ210 cm 2070メートル（6791フィート） 1939 オットー・ストルーヴェ

参照

参考文献

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さらに読む

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