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八章　Ｘ線望遠鏡

　1  小田さんの次の目――Ｘ線望遠鏡 top

　ゴムまりの天球儀をみせてもらってから、何年かたったある日、小田さんは久しぶりで突然に天文台にやってこられました。

　「私たちは、Ｘ線を出す天体、さそり座のＳcoＸ-1の位置を非常に正隍にきめられそうだ。　結果は二、三週間のうちにわかる。
　そうしたらすぐに知らせるから、その位置を光や電波でさがして見られないだろうか。　Ｘ線で調べたところから考えて、もし、光でみえるとすれば、その性質はこれこれしかじか……。」
　私か胸がドキドキするほどの興奮をおぼえたことは、わかっていただけると思います。
　三十何年か前に、天体からの電波が発見されて、それが次々に新しい発見を生み、私たちの宇宙観をどんどんと変えていったのと同じように、この頃発見された宇宙からのＸ線は、天文学を変えていくだろう。
　そんな感じが、新しくはじまったＸ線の天文学にはあったのです。
　Ｘ線天体の位置が正確に測定されて、光や電波でもくわしく観測されるようになるときが、Ｘ線天文学が本当に宇宙観に影響をあたえるときだ、と思っていたのです。
　そのときがいま、やってきたのですから。
　地球の裏側アメリカでも、小田さんの共同研究者であるジャコーニたちが、パロマー天文台の連中と同じような話合いをしていたことはもちろんです。
　日本でも岡山の一八八センチと九六センチの反射望遠鏡が、アメリカでも二〇〇イソチはじめいくつもの望遠鏡が、この天体をねらったことはいうまでもありません。
　それからあとの話は、当時ニュースをにぎわせたエクスターの発見としておぼえておられる方もあるでしょう。
　岡山の一八八センチ望遠鏡が発見の一番乗りをあげ、九六センチ望遠鏡などでそれをたしかめて、結果は世界の天文学者に知らされたのです。
　アメリカのたくさんの大望遠鏡が、あとのくわしい観測に偉力を発揮したことはもちろんです。
　日本の天文学にとっても、また一八八センチの望遠鏡にとっても、一つの記念すべきエポックであったことは間違いありません。


岡山の188センチ反射望遠鏡

　2  Ｘ線の天文学 top

　宇宙からＸ線がやってくるということがわかったのは、そのまた四年前、一九六二年のことです。
　Ｘ線は、簡単にいえば、うんと波長の短い光です。物を数百度に熱すると、光がではじめます。数十万度に熱するとはじめてＸ線が少しではじめます。
　原子に放射線をあてて、電子をはぎとってやるとか、電子をはげしく運動させるとかしてはじめて、ある程度強いＸ線を出すことができます。
　つまり、Ｘ線は光とくらべてうんとエネルギーの高い、はげしい活動をする天体から出ているということができます。
　宇宙線と違って放射線の粒子ではないので、電界や磁界による影響はあまりありませんので、その点は光と似ています。
　ただ、Ｘ線にとっては都合の悪いことが一つあります。
　それは、地上には届かないことです。
　うんと上空のうんと薄い空気でも、Ｘ線を吸収してしまいます。
　だから、Ｘ線を観測するには空気の外に出なければなりません。
　ロケットや気球に機械をのせて観測するのは、そのためです。

　3  小田さんの望遠鏡――モジュレーション・コリメーター top

　Ｘ線天体を、Ｘ線だげで調べたのでは、その正体はあんまりよくはわかりません。
　聴診器で、音だけを聞いて、病人を調べるようなものです。
　光や電波で調べるためには、その天体がどこにあるかを知らなければなりません。
　その位置を正確にきめるための機械が、小田さんのつくったモジュレーション・コリメーターです。
　小田さんの望遠鏡、モジュレーション・コリメーターはどんなものでしょうか。


モジュレーション・コリメーター
　簡単にいうと、Ｘ線が入ってくるとそれを電流にかえるシンチレーターと、その前に針金でつくった格子が何枚も重ねてあるものです。
　簡単のために、格子が二枚のものからはじめてみましょう。
　図はそれを横からみた断面です。真正面から入ってきたＸ線で、前の格子のすきまをぬげた分はうしろの格子のすきまもぬけて、シンチレーターに入ります。
　それよりわずかだけずれた方向からきたＸ線は、第一の格子のすきまを通った分は第二の格子にさえぎられ、第二の格子のすきまは第一の格子のかげになって、Ｘ線は入ってこられません。

　さらに斜めの方向では、第一の格子のすきまを通ったＸ線が第二の格子の一つとなりのすきまを通って、シンチレーターに入ります。
　さらにもう少しずれると、また次の格子にさえぎられてしまいます。
　つまり、この望遠鏡では、天空上に縞模様のように交互にみえるところとみえないところとができるわけです。
　この二枚の格子にさらに一枚の格子を加えるとどうなるでしょう。
　図をみてください。図では二枚の格子の前に、半分の距離に、もう一枚の格子がおいてあります。
　そうすると、真正面のＸ線はそのままですが、すぐ次はうまく入ってこないというように、さっきの縞模様が、一本一本の幅はそのままで、一つおきに間引かれたようになります。
　こうやって格子を何段にも重ねると、縞模様はずっとばらばらになってきます。
　このような望遠鏡を、ロケットにのせて打ち上げます。
　ロケットがまわることを利用して、この縞模様で空をなでまわします。
　たとえていえば、縦に何本も切れ目を入れた黒い紙を目の前にかざしもって、グルグルとまわるようなわけです。
　前にもし電灯でもあれば、電灯が切れ目の前にくるたびにピカリ、ピカリと目に光が入ります。

　光が目に入る時刻における紙の位置がわかれば、電灯の方向がわかるとおんなじで、ロケットの回転につれてＸ線が強く入ってくる時刻をはかって、Ｘ線天体の位置を調べるのです。
　右図にそうやってきめたＸ線天体の位置を示しました。
　大きな外側の四角が、そのときまでにわかっていた位置です。この四角ぐらいの誤差があったのです。
　こんな誤差があると、星や星雲がいっぱいあって、どれがＸ線の犯人だかまるっきりわかりません。
　しかし、小田さんたちのはかった位置、小さい斜線の四角くらいの誤差であれば、大きな望遠鏡でみてもあんまりたくさんは星がありません。
　つまり、Ｘ線の犯人割り出しには、「位置を正確にきめる」ことが第一条件であるわけです。

　4  ついにとらえたＸ線天体 top

　小田さんたちのレコードを、もう少しくわしく調べてみましょう。
　縞模様がＸ線天体にふれた部分のレコードです。一番てっぺんのところがずいぶん尖がっているのがわかるでしょう。
　もし、Ｘ線源が太陽や月や星雲のようにひろがったものだとすると、こうはなりません。
　てっぺんがまるくなって、山もひろがってくるはずです。
　小田さんたちは、Ｘ線源のひろがりが角度で一〇秒（一度の三六〇分の一）よりもせまいと結論しました。
　こういうことを合わせて考えると、Ｘ線天体のイメージもかなりはっきりしてきます。
　星雲のようにひろがっていない→たぶん、星のような点状の天体であろう。
　光でみえるとしたら、青い色にみえる→波長の短いＸ線を出すのだから、波長の短い青い光も同時にだすにちがいない。　つまり高温の星と似ているはず。

　あんまり遠方ではない→この天体は天の河の中心方向から約二〇度はずれた方向にあります。
　その方向であんまり遠方だと、ひらべったい銀河系の外に出てしまう。
　Ｘ線天体は銀河系の中だということは大体わかっていました。

　というわけで、岡山の一八八センチ望遠鏡がのりだしてきたのです。
　岡山では、大沢さん、寿岳さん、清水さんなどの人たちが作戦を練りました。
　結局、その作戦はこうゆうことになりました。
　まず、めざすＸ線天体の方向に望遠鏡を向けて、普通の光で写真をとる。
　当然、Ｘ線天体の位置の誤差の範囲の中にいくつかの星が写るでしょう。
　ここで、写真のフィルムを少しだけずらして、今度は青いフィルターをつけて写真をとる。
　この場合にもいくっもの星がうつりますが、普通の星は少し弱く写ります。
　しかし、Ｘ線天体は青フィルターでは弱められないで、いぜんとして強く写るはずです。

　写真をみてください。星の像が二つずつならんで写っています。
　左側が普通の光でうつしたもの、右側は青い光で写したものです。
　矢印をつげた星は、他とくらべて右側も弱くなっていないのがわかります。
　これこそ、Ｘ線天体ではないかというので、証拠がために入ります。
　まず、星の光を光電管ではかります。九六センチの望遠鏡で「測光」がはじめられました。
　いろいろな光で、明るさがどのように変るかを調べて、星の性質を調べようというわけです。
　一八八センチの方はもちろんスペクトル観測です。
　スペクトルをとってみると、ただ色が青いだけでなく、普通の星とはずいぶん違ったようすを示しています。
　太陽や普通の星では、光をスペクトルにわけると、虹の七色の上にたくさんの暗い線があらわれます。
　太陽や星の「本体」から出る光が、太陽や星の大気で吸収されるために出るのです。
　ところが、この星では反対に、明るい線がみえています。
　この星の大気が、中の本体よりも温度が高いというわげです。
　星の中から外に向かってエネルギーが流れるのですから、外の方が冷たくてあたりまえです。


Ｘ線天体の写真

　この場合は逆に、熱いガスにとりまかれているのです。
　九一センチの光電管を使ってはかった結果でも、この星の明るさが不規則に変化することがみいだされました。
　といったようなことを集めて考えてみると、この星は昔、爆発して明るくかがやいた「新星」のあとであろうという結論になります。
　そして、Ｘ線は、そのまわりをとりまいている熱いガスの雲から放出されているのだろう、と想像されます。
　つまり、この星がＸ線天体の「犯人」だとしても、ちっともふしぎはないというわけです。
　ここまでわかるには何日間かの「晴れ間」が必要でした。
　その頃になると、世界のあちこちの天文台でいろいろな観測が行われるようになります。
　パロマー天文台の二〇〇インチ望遠鏡などで、もっともっとくわしいスペクトルがとられました。
　あちこちの天文台では、古い写真乾板に偶然にこの天体がとらえられていないか、そして、昔この天体に何か変ったことでもなかったか、など調べられたり、私もこの天体から電波が出ていないかを調べました。

　5  のびるＸ線天文学 top

　こうやってさかんになったＸ線天文学では、その後ずいぶんいろいろな発見がつづきました。
　こういったＸ線天体ばかりでなく、宇宙にどっちを向いても一様にやってくるＸ線があることがわかったり（これは宇宙の構造についての私たちの考えを大きくかえなければならないものです）、急にあらわれて数ヵ月で消えてしまうＸ線天体がみつかったり、電波で発見されていたいくつかの天体、とくに私たちの銀河系の外にある天体からのＸ線がみつかったり、ずいぶんとにぎやかになってきています。
　私たちの小田さんも負けてはいません。
　大きな気球にモジュレーション・コリメーターをのせて白鳥座のＸ線天体の位置を正確にはかったのも、小田さんの仕事です。
　また、私のいる東京天文台の人たちと一緒に、太陽の爆発のときに、太陽面のどのくらいの範囲からＸ線がでるかをはかっかりしました。
　いまはインドの学者とも共同で、さそり座のＸ線天体のＸ線が、強くなったり、弱くなったり変化するのをとらえようと一生懸命です。
　もう一つたしかなことは、宇宙をみる次の目が小田さんの胸のうちにはもう芽生えているのでぱないでしょうか。
　みなさんと一緒に小田さんの新しい望遠鏡を、楽しみにして待とうではありませんか。

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