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Index　　第一話　　第二話　　第三話　　コラム

第三話　宇宙の奥行きを測る

北斗七星の形が長い長い間にすこしずつ変わって行く図を見たことがあるでしょう（図17）。 　それによると一〇万年後には、北斗七星とはとてもよべない形になっています。 　これは星の位置や動きをくわしく測る観測結果の身近な例として、よく紹介されます。 　ところがこれも考えてみればあまり意味のない話です。 　北斗七星にしろ大熊座にしろ、そのときそのときの星の並びかたをみて、神話や伝説になぞらえて星座とその名前を考えたものです。

　星座の形が変われば変わったで、それに応じてとなりの竜座から一つ借りてきたりして、新しい組合せで新しい星座でも作ればよいのです。
　星の位置、並びかた、その運動をしらべて宇宙について考える天文学を位置天文学と呼びます。
　黄道十二宮の星座をくぐりぬけて動く惑星の運動から太陽系の壮大な姿を描き出したのは、位置天文学の勝利です。
　そして、その発展上に、現在では木星、土星の重さ、そのまた衛星の重さまでも測定されているのです。
　星座を作っている星たちは、全体としても、個々の星としても、ほんの少しですが動いています。
　大昔には日本でも南十字星が見えた頃がありますが、それは全体の動きの方です。
　このことは、地球の回転が正確でなく、コマのようにゆれながら回転している証拠となりました。
　北斗七足の形が少しずつ変わっていくのは、もちろん個々の星の動きです。
　天王星の発見で有名なハーシェルは、太陽系が、星の世界の中である方向に動いていることを、このこまかい星の動きから発見しました。
　ブラットレーは、地球が太陽のまわりを一年かけてまわるのに対して、星がちょうど逆の動きをするのをはじめて検出しました。
　地球の軌道のあちらの端とこちらの端とからみた星の方向の違いを測ったのです。
　星はみんな遠方にありますから、この動きは非常に小さいのです。
　遠ければ遠いほどその動きは小さくなります。
　そのことを使ってはじめて星までの距離を測ることができるようになったのです。
　星までの距離が何光年と言えるようになったのはすべてこれが始まりです。
　一九三〇年頃になると、オランダのオールトはたくさんの星の運動を系統的にしらべて、星の世界が全体として回転している、その中心は射手座の方向にあるということを発見しました。
　天の川を作っている銀河系が回転していることがわかったのです。
　こういう例を考えてくると、星の位置をこまかく測り、データを長時間、気長にしらべる位置天文学が果たしている役割の重要さがわかってきます。
　位置天文学はすべての天文学の基礎ということができるでしょう。
　観測機械も、ティコ・ブラーニやケプラーが使った巨大な分度器のようなものから、望遠鏡と精密な目盛環のついたもの、天頂（真上）だけを見る天頂儀、さらには水銀の反射面やモーターで星の動きをおいかけて精度を上げる写真天頂筒などが工夫されて、だんだんに正確なものになってきました。
　それによって次々にさきにお話ししたような成果があがってきたのです。
　さらにいろいろな工夫がなされ、より正確に測れるようになってきていますが、最終的には空気のゆれが原因で精度には限界があるようです。
　これ以上頑張っても、大幅には改善はのぞめないらしいのです。
　現在の精度は、天球の上での経度、緯度にして一度の一万分の一、長い間観測を繰り返してやっと一〇万分の一というところで足ぶみしているようです。
　月の直径が〇・五度程度ですから、写真でみた月の小さめのクレーターをさらに一〇〇から一〇〇〇にきざんだ解像力です。
　ずいぶんすごい解像力ですが、これではたとえば星の距離でいえば一〇から一〇〇光年しか測れません。
　星の運動をしらべて、速度の情報と組み合わせることで、やっと一〇〇〇光年に手が届くという程度です。
　これでは銀河系の姿もハッキリわかっていなかった頃ならまだしも、宇宙全体について調べようという現在ではとても限られた範囲でしか役にたたないことになってしまいます。
　位置天文学は、いつのまにか、すべての天文学の基本という役目から、地球の回転を調べるとかいったような、重要ではあってもごく限られた範囲での役割しかもたない学問になってきていたのです。
　天球の図で皆さんがウンザリさせられたのも、天文学の歴史の一つの側面だったのです。

でも、その位置天文学は大きく変わってきています。 　新しい姿と道具だてで、再び天文学の基礎としての地位を取りもどそうとしているのです。 　位置天文学の新しい姿とは何でしょうか。従来の方法では観測精度に限界があるために、役に立つ範囲が限られてしまっていたのです。 　観測装置の改良にも限界があり、大きな改善の希望もあまりないということでした。 　こんな事情で段々に悲観的な考えが支配的になってきました。 　出口のないトンネルに入ったような気持だったようです。 　そして、ようやく見付かったトンネルの出口は、観測機械の改良によってではなくて、新しい観測方法と一緒にやってきたのです。 　それは電波望遠鏡を使った観測です（図18）。

　2  電波望遠鏡による位置天文学 top

第一話の6節（六八ページ）では電波望遠鏡はピンボケだということになっていました。 　それが、ライルのアイディアで干渉計の観測精度が上がって、やっと白鳥座Ａの正体が明らかになったのです。 　その以前にも、オーストラリアのボルトンらは、海に切り立つ断崖の上にアンテナをおいて、海面に昇ってくる牡牛座の電波源牡牛座Ａを観測し、この電波源の位置が牡牛座にあるカニ星雲（図19）と一致することを見い出しました。 　断崖の上のアンテナには、電波源からの直接の電波の他に、海面から反射した電波がはいるため、それが干渉してちょうど干渉計のようにはたらくことを利用したものです。 　カニ星雲は、西暦一〇五四年に大爆発をした星の吹き飛ばしたガスが高エネルギーで輝いているものと考えられており、それが電波を放射することが明らかになったのです。

　このような爆発は超新星爆発と呼ばれ、星の一生の最後に起こり、星の内部で作られたたくさんの重い原子が放出されるばかりでなく、爆発の際には通常の星の内部での原子核反応では作られない原子も作られるので、宇宙における原子の生成を考える上でとても重要なのです。
　ボルトンたちの位置測定により、その研究が一つ大きく踏み出されたのです。
　その後、カシオペア座Ａ、帆座Ａなどの電波源が次々に超新星爆発のガスとわかり、研究は大いに進みました。
　イギリスのハザードは、オーストラリアのパークスにある直径六四メートルの電波望遠鏡を使って、電波源三Ｃ二七三が月の後ろ側にかくれる時刻を正確に測って、その位置を決めました。
　オランダ生まれでアメリカで研究をしていたシュミッ卜は、この場所に星のように見える天体をみつけましたが、よく調べてみると、これは非常に遠方にある銀河のような天体で、ものすごいエネルギーで爆発していることがわかりました。
　現在クェーサーと呼ばれている天体がそれですが、白鳥座Ａなど銀河の中心の爆発とくらべてずっと大きなエネルギーを持ったもので、宇宙を理解する上では重要な天体になつています。
　ちなみに、クェーサーとは恒星のようにみえる電波源という意味で、準星とよばれることもあります。
　電波望遠鏡はピンボケであると言いましたが、このように電波観測でもいろいろな工夫をして、少しずつ位置をはかる精度、解像度などを上げていったのです。
　そして、その結果としてこのような重要な発見があり、人類の宇宙に対する理解がまた一歩進んだのです。
　位置をはかる精度や解像度は従来の光の観測よりはるかに劣っていましたが、でも位置を測ることが天文学の基本になるという位置天文学の基本的な役目を充分に果たし始めていたのです。
　電波源の位置をより正確にはかる、解像度を上げるという工夫は、次々に実を結んでいきました。

ライルは、干渉計でアンテナをたくさん使ったり、あるいは動かしたりして、いろいろな開隔て観測すると、位置を測るだけでなく、天体の形やひろがりなどがわかることを示しました。 　この工夫によっていわば電波写真とでもいうべきものが可能になりました。 　ライルが電波源の数を数えて銀河のなかった時代まで到達したのは、この方式の電波望遠鏡の第一号機によってだったのです。 　干渉計はさらに研究・改良を重ねられて、光の写真と解像力でも位置測定精度でも見劣りしない観測ができるようになりました。 　アメリカのニューメキシコ州にあるＶＬＡ（超大型干渉計といった意味です）がそれで、直径二五メートルのパラボラアンテナ二七台を、長さ二二キロメートルの三本のレールの上に（全部で三〇キロメートルの範囲に）配置したすごい望遠鏡です（図20）。 　一万分の一度くらいの解像力、位置測定精度をもっています。

　3  ミリ波干渉計 top

　4  ＶＬＢＩ top

　この難問解決の方途として、とにかくすごいアイディアがでました。
　ソ連のマトイペンコという学者の発案によるものなのです。
　アンテナをケーブルでつないでそれぞれで受けた電波のズレを比較するかわりに、テープレコーダを使おうと言うのです。
　それぞれのアンテナで受けた電波をテープレコーダに記録して、テープを持ち寄り、同時再生して、そこで時刻のズレを測ればよいと言うのです。
　そうすれば、アンテナはどんなに遠く離れていても関係ないですね。
　干渉計の基線が一挙に無制限に伸ばせることになるのです。
　いくらでも基線が伸ばせるということから、この方式をＶＬＢＩ（基線が非常に長い干渉計といった意味です）と呼びます。
　もちろんヽ実際にこのアイディアを電波望遠鏡に応用しようとするといろいろと困難があります。
　実現するには随分の年数がかかりました。
　テープレコーダを同時に再生すると言いましたが、「同時」の目的は電波の波形のズレを測ることです。
　たとえば波長一〇センチで観測した場合、電波の波の一山の通り過ぎる時間は三〇億分の一秒です。
　一山ずれてしまってはどうしようもありません。
　テープレコーダはせめて一〇〇億分の一秒またはそれよりもっと正確にスタートさせたいところです。
　二つのレコーダのスタートボタンを「ヨーイ・ドン」の掛け声で一〇〇億分の一秒で同時にスタートさせるなんて、とても現実的ではありませんね。
　マトィペンコは、波形をくらべるときに「相関係数」をしらべれば正しい「同時」をさがすことができることを示しました。
　相関係数なんてむずかしいと思う人はなにか魔法の呪文だと思ってください。
　そうやって探した場合、少し精度は落ちますが、それでも基線が伸びた分を考えればおつりが来ると言うものです。
　このアイディアに世界中の天文学者がとびついたと考えるでしょう。
　ところが案外そうでもなかったのです。相関係数のおまじないが大変なのです。
　スタート時間の狂いを少しずつ変えて見ながらこの相関係数を計算するのです。
　一回一回の計算に大型の計算機でも相当な時間がかかります。
　それを何回も何回もやるのですから、ほとんど不可能に近いくらい時間がかかります。
　両方の電波望遠鏡のところに非常に正確な時計があって、その信号を電波の波形と一緒にテープにとり、再生時にその信号を目当てに合わせれば随分精度は上がります。
　水素メーザーという、水素の原子の振動を基準にして動かす時計があります。
　一般に、原子の振動を基準にした時計はぜんまいや振子や水晶の時計よりずっと正確で、そのなかでも一番正確なのが水素メーザーです。
　よく合わせておけば観測時までの狂いは随分小さくおさえることができます。
　どのくらい狂っているか、相関係数をしらべながら搜す範囲は一〇万分の一秒くらいで済みます。
　一方、電子計算機の能力もどんどん向上してきて、そのくらいの計算ならば全く不可能というわげでもなくなってきたのです。
　というわけで、ＶＬＢＩは可能の範囲に入ってきたのです。
　先陣争いはカナダとアメリカのグループのあいだでした。
　アメリカの実験では、二つの天文台の中間点で時計を合わせ、それぞれの電波望遠鏡まで運搬する途中で、一方の時計が行方不明になるという不運と言うか失敗と言うかの事件があったという話です。
　そのため、カナダのグループに凱歌が上がりました。
　やや広がった電波源では、電波源のなかの各部分からの電波で生じる干渉が少しずつずれるために、干渉は少し弱くなります。
　電波源がもっと広がっていると干渉は消えてしまいます。
　成功したばかりのＶＬＢＩでは、クェーサーの芯がどのくらい広がっているかに一番の関心がはらわれました。
　どこまで基線を伸ばせば干渉が消えるかを見るのです。
　なにしろクェーサーの電波が白鳥座Ａなどとちがう点は、一ヵ月とか、場合によっては一週間程度で強さが変化することです。
　もし電波源の大きさが一光年もあったら、電波源の各部分が同時に変化しても、その変化が地球から見える時刻には一年程度のずれが出て、変化は薄められてしまうはずです。
　一ヵ月とか一週間とかで電波の強度が変化するとすれば、それは電波源が一光年よりずうっと小さいということになります。
　電波を出している電子のエネルギーから考えてとてつもないエネルギーが、随分狭い場所から出ていることがわかります。
　どんなプロセスでこのエネルギーが放出されているのか、そのエネルギーのもとは何か。
　これを調べるためには、電波がどんな範囲から出ているか、変化はどんなふうに起きているかを調べるのが一番です。
　世界中が期待し、アメリカとカナダが激しく一番乗りを争った背景はそんなところにあったのです。
　はじめのうちはいくら基線を伸ばしても電波源の広がりはなかなかつかめませんでした。
　そんなあいだにＶＬＢＩの観測技術は次々に改良され、多くの電波望遠鏡が参加するようになってきました。

5  超光速のジェット top 　もちろんいろいろと面白いことが見つかってきました。　図22をみてください。 　一番上はＮＧＣ六二五一という名前の銀河のまわりの空を電波で見たものです。 　電波の強さを地図の等高線のように表わしたものと考えてください。 　ちょうど銀河のあるところには電波が強く、地図でいえば高い山のように等高線が集中しています。 　また銀河の両側には、随分広い範囲に等高線がありますね。 　電波がこれだけ広い範囲から出ているということです。 　この銀河の地球からの距離から考えて、これは数百万光年という広い範囲です。 　我々の住んでいる銀河系とアンドロメダ星雲の距離が約二〇〇万光年ですから、どんなに広い範囲かがわかるでしょう。 　この電波は、たくさんの電子が加速され、光の速度に近いスピードで、強い磁界のなかを運動しているときに出るものです。 　電波の性質からそこまではわかります。 　この銀河の中で「何か」が起こって電子が加速され、その高エネルギー電子が、何かの方法で銀河間空間に吹き出している、というのがこの図の解釈です。

　これだけ広い範囲を観測するには、干渉計ではかえってその解像力が邪魔してやさしくはありません。
　むしろ普通の電波望遠鏡を空の各点に向けて、電波の強さを測りながらナメて行く方法が便利です。
　さてそれでは、本体の銀河ではどんなことが起こっているのでしょうか。
　真ん中の部分を大きくひろげたのが二番目の図です。
　左の方に電波の強いところがあります。これがこの銀河系の中心と一致しています。
　そこから左右に、右は強く左は弱く、ちょうど吹き出すように電波の強いところが伸びていますね。
　大体、この銀河の直径くらいの長さです。「何か」が起こっているのはこの銀河系の中心でした。
　そこで加速された電子が、ジェットとなって銀河間空間に吹き出している、この銀河の中には星やガスなどが存在しているはずですが、そんなことはおかまいなしにジェットは素通りしていきます。
　たぶん、平たい銀河の円盤に垂直方向に吹き出しているのでしょう。こんなイメージがハッキリしてきましたね。
　この図はアメリカの大きな干渉計ＶＬＡで観測したものです。
　さらに大きくひろげてみましょう。いよいよＶＬＢＩの登場です。
　ＶＬＢＩでそのまた中心をさらに大きくひろげてみましょう。一番下の図です。
　ジェットの根元が一光年よりももっとこまかい解像力で見えてきました。でも、まだ中心は点のように見えていますね。
　電子を加速する莫大なエネルギーの元はまだまだ点のようにしか見えてきてはいないのです。もっともっと高い解像力が必要ということですね。
　ＶＬＢＩで見つかったもう一つおもしろい現象、超光速現象を紹介しましょう。
　元来私たちの住んでいる宇宙では、ものは光より速くは運動できないのです。新幹線が時速二三〇キロメートルで走っているとしましょう。
　その上でおみやげを売って時速一キロメートルで歩く売り子さんの速度は、地上から見たら二三一キロメートルになると考えますね。
　でも、そうはならないのです。ゼロが一五か一六くらいついた下の桁で、少しだけ遅くなっています。

私たちの住んでいる空間が、二つの速度を合わせたときに、結果がその足し算にならないという性質を持っているのです。 　速度が光速度に近付くとそれが顕著になって、光速度は超えられないのです。 　実際にもののスピードを測って確かめられていることです。 　ところが、クェーサー三Ｃ二七三では、光の速度の数倍で中心からジェットが飛び出して行くのです。 　クェーサーに関する今までの考えがすべて間違っていたのではないかなどと考える人もでてきました。 　でもこんな図を描いて見れば納得できるのではないでしょうか（図23）。 　クェーサーの中心からほとんど光速度に近い速度で高エネルギー電子のジェットがとびだします（図のＡと思ってください）。

　我々観測者は右の方にいます。
　一年たつと、ジェットはほとんど一光年進んでＢ点まで、電波はちょうど一光年すすんでＣ点まできます。
　Ｃ、Ｂ両点は地球からみてたとえば約〇・二光年離れてみえますね。
　そしてＢ点から出た電波はＣ点にある電波よりも、この図では約○・○六年後れて地球に到達します。
　つまり○・○六年で〇・二光年走ったように見えるわけです。光速の約三倍です。これが超光速現象の原理です。
　手前に向かっているジェットは一年分の現象をたったの○・○六年で見る結果、見掛け上光速度より速く動くように見えたのです。
　一年分に出した電波をたったの○・○六年で見るのですから、それだけ強くなって見えることも考えられますね。
　さっきのＮＧＣ六二五一のジェットの一方だけ電波が強かったことも、手前に向かって来るジェットと考えればうまく説明ができますね。
　ほとんど光速度で飛び出す高エネルギー電子のジェットというイメージがハッキリしてきましたね。
　しかもこの莫大なエネルギーが、一光年の数分の一以下というせまい場所から放出されているのです。
　そのエネルギーの元はなんでしょうか？

　6  クェーサーの想像図 top

　太陽は大昔から休むことなく光と熱を地球に送って来ています。
　昔の科学者たちにとってはこれは大変な謎でした。
　これだけのエネルギーを送り続けるには、たとえば当時知られていたもっとも能率のよいエネルギーである石炭を燃やしても、数千年しか保（も）たない計算になるのです。
　他のエネルギー源の場合は寿命は当然もっと短くなってしまうはずですね。
　太陽がなぜ輝いているか、それがわかったのは、原子核反応のエネルギーについて人類が正確な知識をもったからです。
　それによって単に太陽の光の源ばかりでなく、星がどういうふうに生まれて、進化して行くかがわかったのです。
　これが、この本でも第一話「原子の旅」の筋書きを与えているわけですね。
　クェーサーのエネルギーは原子核反応で説明できるでしょうか。これはどう考えても無理のようなのです。
　図22からもわかるように、クェーサーの激しい現象のもとは中心部分のごくごく狹い場所にあるのです。
　当然エネルギーもそんな狭い場所から出て来ると考えなければなりません。
　原子核反応のエネルギーではどうしても足りないのです。
　なにかまた新しいエネルギーを考えなくてはなりません。
　石炭が燃えるエネルギーは電気の力です。
　原子と原子が電子をやりとりして結合し、分子を作っている力によるエネルギーですから、電気の力です。
　原子核反応のエネルギーは、言うまでもなく原子核の中で働く核力です。
　さらに大きなエネルギーを出す力を求めるとすれば、第二話で出てきたクォークなどの間で働く力を考えるのがよさそうに思えますね。
　でもこんどはその反対です。現在科学者の間で一番有望と見られているのは、なんと核力よりも電気の力よりももっともっと弱い引力の力なのです。

　これが脱出速度です。遠方から落ちて来る物体の速度は引力で加速されて、脱出速度に近いくらいになります。
　ブラックホールでは脱出速度が光の速度と同じになっていますから、無限遠から落ちて来る物体の速度もそれと同じになるのです。
　降着円盤はブラックホールのすぐそばにあるのですから、落ちて来る物体は光に近い速度まで加速されるというわけです。
　そうやって落ちてきたガスは、降着円盤にぶっかって大部分のエネルギーを失って落ち着くわけです。
　このエネルギーは降着円盤で、熱や、降着円盤の運動のエネルギーに変わります。
　だから降着円盤は、激しく渦巻く高温のガスだというわけなのです。
　ひとまず落ち着いたガスは、最後にはブラックホール本体の方におちて行くでしょう。
　しかし中心の渦巻きで跳ね飛ばされて、渦巻きと直角方向に猛烈な速度で飛び出して行くガスもあるのではないかと考えられています。
　これがさっき出てきたクェーサーのジェッ卜のもとと考えると、うまくクェーサーの想像図となります。
　太陽や地球が大きな磁石なのと同じで、クェーサーにももっともっと強い磁場があると考えられています。
　ジェットが吹き出すからくりには磁場がかんでいることは間違いないとおもいます。
　そしてその磁場のために強い電波がでるのです。

　7  人工衛星にアンテナをのせる top

　さあなんとか想像図が描けました。私たちのＶＬＢＩで観測してみましょう。
　少しひいきめに考えて、このクェーサーは一億光年の距離としておきましょう。
　降着円盤の大きさはどのくらいでしょうか。
　これを計算しておくのを忘れていましたね。これもじつは簡単なのです。
　だって降着円盤が大きいということは、ガスが光の速度近くまで加速されないことです。
　落ちて来るガスの速度は光の速度よりずっと小さくなって、たいしたエネルギーは出て来ません。
　それでは原子核反応のエネルギーをやめにした意味がなくなってしまいます。
　太陽の一億倍の重さのブラックホールの直径は、地球の軌道より少し大きいくらいです。
　降着円盤はそのたとえば一〇倍の直径と考えておきましょう。
　こうやって計算してみると、降着円盤の大きさは空の上では角度で○・〇〇〇〇〇一秒よりかなり小さいことになります。
　ＶＬＢＩで○・○○一秒が測れるようになってもまだまだ難しいことになります。
　もっと解像力がほしいというわけです。そのためには基線を長くするのが一番です。
　アンテナを地球のあっちとこっちにおいて観測すると、たとえば一万キロメートルくらいになります。
　電波の波長を一センチメートルとすれば、解像力は○・〇〇〇一秒くらいまでにはなりそうです。
　それでもまださっきの要求にはとてもたりません。地球の外にアンテナを持ち出す以外には方法はありません。

　地上の時計から電波が人工衛星にとどくのに○・一秒くらいかかります。
　その遅れをちゃんと測って補正する必要があります。
　人工衛星が電波源からの電波をどこで受けているかで、天体の電波の波形も遅れたり進んだりするはずです。
　人工衛星の位置が一センチメートルくらいの誤差でわかっていなければならない計算になります。
　地上から送った時刻を人工衛星で受けて、それをまた地上に送り返した場合を考えてみましょう。
　もし送信、受信の両側かケーブルで結ばれているとすると、往きと返りの遅れは等しいはずです。
　地上で、返ってきた時刻信号の遅れを測って、その半分が人工衛星の時計の遅れとすればいいわけです。
　こうやってわかった人工衛星の位置をこんどは逆に使って、天体からやってくる電波の遅れを推定するのです。
　これだけクドクド説明されてもなかなかわかった人は少ないでしょう。
　じつは私も、ＶＬＢＩの人工衛星についていろいろ考えているのですが、あまりにもいろいろ問題があってなかなかわからないで困っているところなのです。
　この話も、いろいろ考えながらしています。
　わかっていない人から聞いてもわからない、という部分と、それだけ新しい問題を一緒に考えているのだという面とがあります。
　ともあれもうしばらくつきあってください。
　この場合一番いいのはかまわず打ち上げてみることです。なにか問題があったらそこで考えましょう。
　ともあれそうやって人工衛星は打ち上げられました。
　地上のアンテナから時刻信号を送り、時刻信号を混ぜた天体からの波形を受けてみましょう。なかなか調子よく受かるはずです。
　それをテープレコーダにつないで記録すればいいわけです。
　衛星は地球のまわりをグルグルまわりますから、衛星からの電波を受ける局が、地上にうまく散らばせても三局必要になります。
　衛星の高度が低い場合は、五局くらいは必要でしょう。
　もちろん、電波を受けるだけでなく、受けた電波をテープレコーダに記録したり、時刻信号を送ったり、衛星の上の電波望遠鏡を正しく天体に向けたり、電波を受ける受信機の調子をみたり、地上の受信局の仕事は随分たくさんあります。
　この衛星が天体の電波を受けるのと同時に天体からの電波を受けて、テープレコーダに記録する電波望遠鏡はいくつでも必要です。
　世界中で二〇ヵ所以上の通信局、電波望遠鏡が、一斉に一つの天体をにらみ、同時に、それも一秒の何百万分の一という時刻の誤差で動くのですから、考えてみたら大変なことですね。
　どこかの天文台に管制センターがあって、そこから全体の動きを管制するなんてことが必要になるでしょう。
　ただ衛星一個を打ち上げるだけの仕事でないことはわかっていただけたでしょう。
　世界中の国の天文学者、衛星追跡管制施設がみんなで協力してはじめて可能になるのです。
　いま、ソ連、ヨーロッパ、日本などが打ち上げを計画し、世界中の天文学者が協力体制を考えています。
　スペースＶＬＢＩ時代の幕が開こうとしているのです。

　8  新しい時代の幕開け top

　まずどんなことがわかるか考えてみましょう。
　みなさんは毎日水を飲みますね。水は水素と酸素がくっついた分子です。
　第一話でお話ししたように、分子は電波を出します。
　もう一つ予備知識が必要です。それはレーザーについてですが、レーザーについてはすでに話しました。
　ガスを特殊な状態にすると、強い光を出すのです。
　銀河系のあちこちに星が生まれている場所があり、生まれたばかりの星のまわりでは、星からのエネルギーで水の分子がちょうどレーザーのようになり、とても強い電波をだしているのです。
　電波が非常に強いので、小さい電波望遠鏡でもなんとか受けることができます。
　また、波長が約一センチメートルと短いので、基線がそれほど長くなくても解像度、位置測定精度をあげることが可能です。
　もう充分おわかりと思います。水の分子のメーザー（光の場合はレーザーですが、電波の場合はメーザーとよびます）電波は、スペースＶＬＢＩの第一の目標としては非常に適しているのです。
　さあ、新しいＶＬＢＩ衛星の望遠鏡を水メーザーの天体にむけてみましょう。
　もちろん地上の電波望遠鏡も同時に観測して、テープレコーダに記録するのです。
　まず、できたばかりの星のまわりに、どんな具合にメーザー電波がひろがっているかがわかるはずです。
　それから、一つ一つのメーザーのひろがりの大きさや形もわかるでしょう。
　地上での観測でもある程度のことはわかっていました。
　しかしスペースＶＬＢＩの解像力によって、これらのことがさらにハッキリしてきます。
　一年後にもう一度観測してみましょう。ここがスペースＶＬＢＩのすごいところです。
　水メーザーのわずかな動きも見逃しません。
　中心の星からの強い風のために吹き飛ばされるメーザーの動きが、手に取るようにわかるはずです。
　地上からの観測でも、近距離にあるオリオン星雲や、運動の非常に激しい水瓶座や射手座の天体などで、動きが測られています。
　この動きからすごいことがわかったのです。
　水の電波の周波数が、メーザーの運動によって少しずれるのです。
　運動している物体から発射または反射される音、光、電波などの周波数がずれる現象をドップラー効果と呼ぶことは、すでに話しましたね。
　水メーザーの電波の周波数のわずかのずれを測って、電波を出しているガスがどんな速度で運動しているかがわかります。
　たとえば、速度のわかった自動車がこちらからみてどのくらい移動して見えるかで、自動車までの距離がわかるはずですね。
　まさにその方法で、オリオン星雲の距離は一四〇〇光年、水瓶座のＷ五一と射手座のＢ二は二万光年とわかったのです。
　衛星に積んだＶＬＢＩ観測で位置測定精度が上がると、もっとずっと遠方の天体まで距離がわかるはずです。
　きっと銀河系の外まで距離が測れるようになるでしょう。
　もっと直接に、地球の動きを利用した三角測量でも、おおよそ銀河系内の天体の距離が一〇パーセント程度の精度で測れるようになります。
　位置天文学がいま面白くなっているとはじめに言いました。
　いま、スペースＶＬＢＩが可能になって、○・○○○○一秒が測られようとしているのです。
　クェーサーの降着円盤の姿を直接明らかにすることはまだ無理としても、超光速現象の解明や、近くの銀河の運動の直接測定などが可能になってきます。
　いいニュースはもっとあります。光の観測でも、精度向上の見通しがたってきたのです。
　光の位置天文学専用の観測衛星ヒッパルコスが打ち上げられようとしています。
　スペーステレスコープとよばれる一・八メートルの反射望遠鏡の打ち上げ計画も進んでいます。
　これは普通の天体望遠鏡のように天体の写真やスペクトルをとるのがおもな目的ですが、位置天文学の観測もいろいろ計画されています。
　空気のゆらぎによる像の乱れを克服して、いっきに精度向上をはかっています。
　確実なところで○・○一秒、条件のよい場合は○・○○一秒の精度は期待できるでしょう。
　地上からの観測でも、電波で使っている方法を光の観測に応用して精度を上げる工夫が成功しはじめています。
　光の観測では、私たちの身近にある星の位置が測れること、それを銀河系外の天体と簡単に比べることが可能なことなど、多くの利点があります。
　観測精度が上がると、それにしたがって一ステップ新しい姿を自然は見せてくれます。
　望遠鏡で景色をのぞきながらピントを合わせていくと、ものがぐっとハッキリ見えて、それまでは全くわからなかった姿がわかるのと同じです。
　五〇〇年昔の人に会ったときのことを考えてみましょう。
　「きみたちの学んだ理科の、地球が太陽のまわりを回る、と言うくだりは、自分たちの時代の科学者が発見したことですよ」と言って自慢されてしまうでしょう。
　私たちの時代にスペースＶＬＢＩを成功させて、五〇〇年後の人たちに「宇宙の大きさをキロメートルで測ったのは僕たちの時代だ」と言えるようにしたいものですね。