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水沢VLBI観測所

水沢VLBI観測所（みずさわVLBIかんそくしょ）とは、岩手県奥州市水沢星ガ丘町にある国立天文台の観測所である。

20mアンテナ

国立天文台の中では、現存する一番古い観測所の一つであり、1899年以来、同地で観測を行ってきた。

概要 編集

 
正門

日本及びアジアにおける国際測地学研究の拠点として、臨時緯度観測所として発足、測地学に関連する研究及び測定を実施。地球潮汐・地球形状測定プロジェクトなどである。この観測事業の実施を行った木村栄が、近代測地学の世界的業績であるZ項を発見した場所でもある。これらの観測に用いられた機材開発技術を応用して、月測地学探査に必要な機器開発を実施し、現在月探査計画での観測データ解析も行っている。

1999年から2009年までの正式名称にも含まれていた「VERA」とは、相対基線法による超長基線電波干渉法（VLBI）観測のことであり、精密な銀河マップを作製することを目的に、日本各地にあるVLBI観測点を専用ネットワークで結んだ観測点の解析センターの役割を担っている。

これらのデータ解析には、精密な時刻測定が必要なため、国内では数少ない協定世界時(UTC)を刻む原子時計を運用し、データ解析に活用。研究観測から得られたデータは、情報通信研究機構などと共同利用を行い、それを基準にして、日本電信電話の時報（117）、情報通信研究機構のJJY、日本放送協会(NHK)のラジオ放送の時報などに活用されている。また、この時刻は、観測所のNTPサーバーを通じて、インターネットへの供給を行っている。

沿革 編集

 
観測所創立50周年記念切手（1949年発行）
国際緯度観測事業による世界の6箇所の国際緯度観測所の一つとして、万国測地学協会委員の田中舘愛橘と弟子の木村栄による選定調査により、岩手県胆沢郡水沢町に決定[2]。
  • 1920年 - 緯度観測所に組織変更[1][2]
  • 1922年 - 緯度観測所が万国緯度観測事業 (ILS) の中央局となる（1935年まで）[1][2]
  • 1962年 - 緯度観測所が国際極運動観測事業 (IPMS) の中央局となる（1987年まで）[1][2]
  • 1988年 - 国立天文台が発足し、緯度観測所は東京大学東京天文台・名古屋大学空電研究所第3部門と統合[1]
  • 1991年 - 地球回転研究系および水沢観測センターのメンバーで月探査に関する研究開始[9]
  • 1994年 - 国立天文台が三鷹にVSOP室を設置[注釈 3]
  • 1995年 - 地球回転研究系および水沢観測センターでRISE計画の検討を開始[13][注釈 4]
  • 1996年 - 天文保時室の管理業務が三鷹（位置天文・天体力学研究系）から水沢に移転[16][17][注釈 5]
  • 1999年 - 国立天文台にVERA推進室を設置[注釈 6]
  • 2001年 - 国立天文台にRISE開発室を設置[注釈 7][注釈 4]
  • 2002年 - 日本国内の4か所に設置したすべてのVERA観測局（水沢、入来、小笠原、石垣島）のファーストライト[21][22]
  • 2003年 - VERAの運用を試験的に開始[21][22]
  • 2004年 - 国立天文台の組織改革によりプロジェクト制を導入[注釈 8]
    • 水沢にCプロジェクト室の水沢観測所とVERA観測所等を併設[24] [2]
    • 水沢観測所内にRISE推進室及び天文保時室を組織[25][注釈 9]
    • VERA観測所がVERA観測の一元運用システムを開発したことにより、水沢AOCからVERA観測をリモート運用できるようになる[27]。
    • VSOP室はAプロジェクト室のスペースVLBI推進室に組織変更[28][注釈 10]
  • 2006年 - 国立天文台がプロジェクトを再編[29][注釈 8]
    • 水沢にCプロジェクト室の水沢VERA観測所とBプロジェクト室のRISE推進室を併設[30] [2]
    • 水沢VERA観測所内に光結合VLBI推進室、石垣島天文台及び天文保時室を組織[31]
  • 2007年 - 月探査機「かぐや」打ち上げ成功により、RISE推進室からRISE月探査プロジェクトに組織変更[32]
  • 2008年 - RISE月探査プロジェクトはCプロジェクト室となる[33] [注釈 8]
  • 2009年 - 水沢VERA観測所とVSOP-2推進室を統合して、Cプロジェクト室の水沢VLBI観測所となる[36] [37]
    • 水沢VLBI観測所内に事務室、光結合VLBI推進室、石垣島天文台及び天文保時室を組織[38]
    • RISE月探査プロジェクト内に、サブプロジェクトとして月惑星探査検討室を組織[39] [40][41]
  • 2011年 - 水沢VLBI観測所内の光結合VLBI推進室を廃止[42]
  • 2012年 - RISE月探査プロジェクトが、Aプロジェクト室のRISE月惑星探査検討室として再出発[43] [44] [2] [注釈 8]
    • 天文シミュレーションプロジェクトがスーパーコンピュータを三鷹に設置していたところ、水沢VLBI観測所の敷地内に置くことになる[45] [46]。
  • 2019年 - RISE月惑星探査検討室がAプロジェクト室のままRISE月惑星探査プロジェクトに名称変更[47] [2]
  • 2020年 - 石垣島天文台が水沢VLBI観測所から、天文情報センターに移る[48]
  • 2022年 - 天文保時室が水沢VLBI観測所から、天文情報センターの管轄に移る[49][注釈 12]

業務解説 編集

明治時代に、日本では様々な制度改革を行い、欧米各国の科学技術を導入して、富国強兵によって江戸幕府が結んだ対日不平等条約を解消する政策を実施。天体観測などの科学技術手法を用いて、正確な緯度を測定する事業を行うために、臨時緯度観測所を設置することが決まった。

現在も、国際緯度観測事業を行いつつ、測地学観測の観測所として機能している。天文保時室は、天体観測及び緯度観測のために、なくてはならないものであり、以前まで東京天文台三鷹観測所にて観測の行われていた子午儀と連動することによって、正確な日本標準時(JST)を刻み続ける業務を実施してきた。

緯度観測所 (ILOM) は1969年に原子時計の運転を始め[51]、翌1970年から電波研究所 (RRL) の原子時計との時計比較[52]や LORAN-C を用いて国際報時局 (BIH) の時刻と比較を行っており[53]、1988年に改組した後の国立天文台水沢（NAOM[54]、1997年から NAO[55]）でも情報通信研究機構（前：通信総合研究所）と連携して正確なGPS時計や数台からなる原子時計を運転して国際時刻比較を行うことで、数万年に1秒しか狂わないとされているJJYの精度を高めること、そして世界時(UT)や協定世界時(UTC)の精度を上げるための国際協力業務の継続を実施。

うるう秒調整に関しては、本観測所はあくまでも観測データを供給する観測所であるので、その決定は国際地球回転・基準系事業 (IERS) が行う[56]。本観測所の原子時計は、UTC局からの指示を受けて、同時に補正を行っている。

2004年稼動の"AOS"は、Astronomical Online Systemのこと。"1Gigabit/sec=128MByte/sec"の専用線通信によって、VERA局をオンラインで結ぶシステムのこと。このシステムが稼動する以前は、観測点での観測データにタイムスタンプをマークした磁気テープを解析器に掛けて、相関演算を行う必要があった。現在のシステムの場合には、観測データと同時にタイムマークデータを専用線で送ることで、直接相関演算を行い、解析が可能になっている。

2015年からは、同観測所准教授だった本間希樹が所長に就任。2019年には本間所長ら同観測所研究者らが参加する国際プロジェクト「イベントホライズンテレスコープ」が、ブラックホールの影を世界で初めて撮影し注目を集めた。しかし、2020年度の天文台関連の予算は半分程度に減額されることとなり、観測所でも電波望遠鏡の停止や人員の補充が行われないなど研究への影響が懸念される事態に至った[57]。結果として、他の研究を実施するなどして予算が確保され電波望遠鏡の維持は可能となった[58]。2021年には必要最低限の研究が可能な予算要求がほぼ満額で決定された[59]。

敷地内施設概要 編集

 
奥州宇宙遊学館（旧本館）
 
木村榮記念館（旧本館分館）
 
本館
  • 旧本館 - 1921年に竣工した２代目の本館。奥州市に譲渡され奥州宇宙遊学館として活用されている。登録有形文化財（建造物）。
  • 旧本館分館 - 1899年に竣工。臨時緯度観測所時代に建てられた初代本館。現在は改装され「木村榮記念館」として測地学資料等の展示等を行っている。登録有形文化財（建造物）。
  • 眼視天頂儀室 - 緯度観測専用望遠鏡「眼視天頂儀」が設置されていた。屋根を水平左右方向にスライドさせて開放し、天頂の天体を観測していた。同じ仕様の望遠鏡と観測小屋が北緯39°08'上の世界６カ所に設置され、地軸の微小な振動運動の結果により生じる誤差を測定していた（「国際緯度観測所」を参照）。眼視天頂儀本体は木村榮記念館（旧本館分館）に展示されており、天頂儀室は外部からのみの見学できる。登録有形文化財（建造物）。
  • 眼視天頂儀目標台および覆屋 - 眼視天頂儀室の真北、約100mの場所にあり、直方体の台に電球の灯装置を２個を並べて固定。天頂儀室にいる観測者は、覆屋の窓越しに見える電球の明かりを見ながらし正しい方角を確認して、天儀を操作していた。外部からのみ見学できる。登録有形文化財（建造物）。
  • VERA解析棟 - VERA観測のデータ解析を行うための研究解析本部。
  • 重力絶対測定室/RISE実験室
  • 口径20m電波望遠鏡 - VERA水沢局
  • 口径10m電波望遠鏡 - ミリ波観測用
  • 現：本館（研究解析棟）
    • 研究室
    • 天文保時室 - 協定世界時（UTC）を刻む原子時計数台の運用を行う。日本標準時（JST）を刻む原子時計は、情報通信研究機構にて実施している。
  • スーパーコンピュータ室 - 天文学専用スーパーコンピュータ「アテルイⅡ（ツー）」理論演算性能 3.087 Pflops（ペタフロップス）[60]
  • 江刺地球潮汐観測室 - 精密重力場観測（超伝導歪計、精密加速度測定装置など）機器によって、地球潮汐観測を実施している。本館等がある水沢の観測所敷から直線距離で約17km離れた奥州市江刺伊手地内の阿原山山腹にある。
  • 光学望遠鏡群（撤去）-　敷地内の北緯39°8′3″の緯度線上に並んでいた。1970年台の最盛期には、眼視天頂儀に加え浮遊天頂儀、写真天頂筒、ダンジョン・アストロラーブが、毎晴天夜観測を行っていた。[61]

研究内容 編集

水沢VLBI観測所で活動中の研究 編集

水沢VLBI観測所では、次のような研究を行っている[62][63]。

天体観測 編集

日本国内の4カ所（VERA水沢局、VERA入来局、VERA小笠原局、VERA石垣島局）に設置した電波望遠鏡の観測データを合成することで、日本列島規模の巨大なVLBI観測網を形成している[65]。これを用いて、天の川銀河の天体位置を計測し、また年周視差から星までの距離を算出（三角測量）している[66]。これらを継続して観測することで天の川銀河の運動を研究している。
2007年、オリオンKLの正確な位置の特定に成功。2023年、天の川銀河中心の分子雲の「速度計測」に成功。
  • 大学VLBI連携観測 - 国立天文台と6大学の共同研究として実施
日本VLBI観測網（JVN）はVERAおよび大学・研究機関（JAXA/ISAS）が運営する電波望遠鏡を組織化した観測網で、銀河系外の活動銀河中心核や銀河系内のメーザーの高分解能観測を推進
2022年度の研究対象は活動銀河核、メタノール・メーザ、X線連星系など。
  • 日韓VLBI・東アジアVLBI・ミリ波VLBI等の国際観測 - 東アジア各国の電波望遠鏡とVERAを連携させて最大直5,500kmに及ぶ世界最大級の電波望遠鏡観測網を運用
  • EHTプロジェクト - EHT（イベントホライズンテレスコープ）は、地球規模の電波干渉計を用いてブラックホールシャドウの撮像を目指す国際共同研究プロジェクト[67]
2024年に天の川銀河中心のブラックホールの縁に渦巻く強力な磁場を発見[68]
  • SKA1サブプロジェクト - 2021年から建設中の国際電波望遠鏡プロジェクト

測地・地球物理 編集

  • VLBI測地 - VERAネットワークの位置と形状を監視するために、定常的な測地観測を実施
国際VLBI事業 (IVS) セッションでの広帯域観測と IVS 相関局への記録データの転送を定常運用
  • GPS観測 - VERAの各局では、座標の短周期の変動の監視と、大気による電波伝搬遅延の推定のため、GPSの連続観測を実施
GPS による水沢局の座標変動観測と水沢における重力観測を組み合わせて、2011年東北地方太平洋沖地震発生後の変化を観測
関連機関との協定に基づき、地殻ひずみ変化等の観測データを、北海道大学地震火山研究観測センターを経由して関係機関にリアルタイムで配信。

装置開発 編集

  • 2022年度はVERA搭載用両偏波多周波受信広帯域観測システムの開発など
水沢相関局で利用するサーバの次期システムとして GPU を用いたソフトウェア相関器の開発など

水沢キャンパスに拠点を置く他の組織 編集

水沢キャンパスでは、水沢VLBI観測所の他にもプロジェクトやセンターが拠点を置いて研究および活動している。

  • RISE月惑星探査プロジェクト - 水沢で培った測地学的な研究手法を月と惑星に応用して、太陽系の惑星や衛星の内部を調べて太陽系の起源や進化、さらには生命の成り立ちに迫ろうとする研究[69][70][71]
2022年度は、火星衛星サンプルリターン計画（MMX）測地学科学戦略チーム（GSST）として参加、また、「はやぶさ2」LIDAR の測距データを公開
水沢VLBI観測所の敷地では、2018年6月より本格稼働を始めた天文学専用のスーパーコンピュータ「アテルイⅡ」を運用[75]
2023年2月現在は水沢キャンパスで天文保時室を運用中[78]

水沢VLBI観測所から別の組織に移管したもの 編集

  • 石垣島天文台 - 地元の団体と連携して運営。むりかぶし望遠鏡を設置。天文学の広報普及のためにも時間を割り当てている[79]
2020年4月に天文情報センターに移管[78]
2022年4月に天文情報センターに移管[78]

活動していないもの 編集

  • VSOP-2プロジェクト - 電波天文衛星と連携したスペースVLBI。2009年に水沢VLBI観測所に統合後は地上観測網の整備を推進。2010年度まで活動実績がある[80]。
  • GGPプロジェクト - 超伝導重力計の国際観測網計画（重力場の精密測定によって地球の形状を測定するプロジェクト）。CHAMP計画の地上支援プロジェクトとして位置づけられている。2012年度まで活動実績がある[81]。
  • 光結合VLBI推進室(OCTAVE, Optically ConnecTed Array for Vlbi Exploration) - 日本国内にある電波望遠鏡を超高速インターネット(SuperSINET)等で接続するVLBI計画。2013年度まで活動実績がある[82]

宮沢賢治と緯度観測所 編集

花巻農学校（現・岩手県立花巻農業高等学校）の教師をしていた宮沢賢治が、たびたび水沢緯度観測所を訪れており、数々の名著の構想を育んだとされる。童話『風野又三郎』（『風の又三郎』の先駆作品の一つ）には水沢緯度観測所の一文が書かれ、『銀河鉄道の夜』の題材のヒントになったとされている（『風野又三郎』では、水沢緯度観測所でテニスに興じる「木村博士」が登場する）。また、童話「土神と狐」では、「水沢の天文台」という表現が出てきている。

旧緯度観測所の本館を保存した奥州宇宙遊学館では、「宮沢賢治と緯度観測所」として、賢治とこの地方の関わりについてたどっている。また、賢治をモチーフとした「又三郎」がマスコットキャラクターとして使用されている。

所在地 編集

見学案内 編集

国立天文台の他の観測所と同じで、年末年始を除き9時から17時まで一般見学可能（奥州宇宙遊学館及び木村榮記念館は、年末年始のほか火曜休館）。パンフレットは奥州宇宙遊学館で配布している。

その他 編集

脚注 編集

注釈 編集

  1. ^ 旧緯度観測所は、国立天文台の地球回転研究系（5研究部門）、水沢観測センター及び理論天文学研究系回転天体流体研究部門に改組した[3][4]。
  2. ^ 天文保時室は三鷹の位置天文・天体力学研究系宇宙計量部門の7名を併任して発足[1][6]、1992年度から水沢の地球回転研究系の1名を併任、同年度は三鷹の4名および水沢の1名で計5名[7]、1995年度は水沢の職員の本務が地球回転研究系から水沢観測センターに異動、同年度は三鷹の3名および水沢の1名で計4名[8]
  3. ^ VSOP室は野辺山の電波天文学研究系の3名および水沢の地球回転研究系の2名、計5名を併任して発足[10][11][12]。
  4. ^ a b RISE月惑星探査プロジェクトの公式サイトでは1995「RISE開発室発足(室長：河野教授)」との記載がある[9]。国立天文台年次報告（第8冊1995年度）にはRISE開発室はなく[14]、国立天文台年次報告（第14冊2001年度）からRISE開発室があるが室長はない[15]。
  5. ^ 1996年度の天文保時室は地球回転研究系の2名および水沢観測センター工作室の1名、計3名を併任[18][8]
  6. ^ VERA推進室は地球回転研究系の4名、水沢観測センターの1名および野辺山宇宙電波観測所の1名、計6名を併任して発足[19]。プロジェクト名VERAとして建設を開始[20]
  7. ^ RISE開発室は地球回転研究系の4名および水沢観測センターの6名、計10名を併任して発足[15]
  8. ^ a b c d 国立天文台は、Cプロジェクトは運用段階のプロジェクト、Bプロジェクトは建設段階にあるプロジェクト、Aプロジェクトは萌芽的なプロジェクトとそれぞれ位置付けた[23]。
  9. ^ RISEは水沢観測所のサブプロジェクト室として自律的に運営[26]
  10. ^ 2004年度のスペースVLBI推進室は本務の4名、VERA観測所から併任の4名および野辺山宇宙電波観測所から併任の2名で計10名、このうち野辺山宇宙電波観測所から併任の1名およびスペースVLBI推進室本務の1名の計2名がVERA観測所にも併任しており、スペースVLBI推進室の10名中6名がVERA観測所にも所属[25]
  11. ^ 2008年度のVSOP-2推進室は本務の6名および水沢VERA観測所から併任の4名で計10名、このうちVSOP-2推進室本務の3名が水沢VERA観測所にも併任しており、VSOP-2推進室の10名中7名が水沢VERA観測所にも所属[35]
  12. ^ 将来は天文保時室の関連施設を順次三鷹に移すことになる[50]

出典 編集

  1. ^ a b c d e f g 国立天文台（編）「Ⅰ 概括」（PDF）『国立天文台年次報告』第1冊1988年度、国立天文台、東京都三鷹市、1989年8月30日、1-22頁、ISSN 2436-7206、2024年4月9日閲覧。 
  2. ^ a b c d e f g h i j 木村榮記念館 (2013年). “観測所の歴史” (HTML). 国立天文台水沢. 木村榮記念館. 国立天文台. 2024年4月9日閲覧。
  3. ^ a b c 国立天文台（編）「Ⅱ 各研究分野の研究成果・活動状況など 6. 地球回転研究分野」（PDF）『国立天文台年次報告』第1冊1988年度、国立天文台、東京都三鷹市、1989年8月30日、82-93頁、ISSN 2436-7206、2024年4月10日閲覧。 
  4. ^ 国立天文台（編）「Ⅱ 各研究分野の研究成果・活動状況など 4. 理論研究分野」（PDF）『国立天文台年次報告』第1冊1988年度、国立天文台、東京都三鷹市、1989年8月30日、58-63頁、ISSN 2436-7206、2024年4月10日閲覧。 
  5. ^ 国立天文台（編）「Ⅱ 各研究分野の研究成果・活動状況など 5. 電波天文学研究分野」（PDF）『国立天文台年次報告』第1冊1988年度、国立天文台、東京都三鷹市、1989年8月30日、63-82頁、ISSN 2436-7206、2024年4月10日閲覧。 
  6. ^ a b 国立天文台（編）「Ⅱ 各研究分野の研究成果・活動状況など 3. 位置天文・天体力学研究分野」（PDF）『国立天文台年次報告』第1冊1988年度、国立天文台、東京都三鷹市、1989年8月30日、47-57頁、ISSN 2436-7206、2024年4月10日閲覧。 
  7. ^ 国立天文台（編）「Ⅲ 機構 3. 職員」（PDF）『国立天文台年次報告』第5冊1992年度、国立天文台、東京都三鷹市、1993年11月25日、64-66頁、ISSN 2436-7206、2024年4月11日閲覧。 
  8. ^ a b 国立天文台（編）「Ⅲ 機構 3. 職員」（PDF）『国立天文台年次報告』第8冊1995年度、国立天文台、東京都三鷹市、1996年10月30日、78-81頁、ISSN 2436-7206、2024年4月11日閲覧。 
  9. ^ a b RISE月惑星探査プロジェクト; 国立天文台 (2022年). “沿革” (HTML). 国立天文台水沢. RISE 月惑星探査プロジェクト. 国立天文台. 2024年4月15日閲覧。
  10. ^ 小平桂一（著）、国立天文台（編）「はじめに」（PDF）『国立天文台年次報告』第7冊1994年度、国立天文台、東京都三鷹市、1995年10月25日、ISSN 2436-7206、2024年4月10日閲覧。 
  11. ^ 国立天文台（編）「Ⅱ 各研究分野の研究成果・活動状況 9. 電波天文学研究系 野辺山宇宙電波観測所 野辺山太陽電波観測所」（PDF）『国立天文台年次報告』第7冊1994年度、国立天文台、東京都三鷹市、1995年10月25日、51-54頁、ISSN 2436-7206、2024年4月10日閲覧。 
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  13. ^ 国立天文台（編）「Ⅱ 各研究分野の研究成果・活動状況 9. 地球回転研究系 水沢観測センター」（PDF）『国立天文台年次報告』第8冊1995年度、国立天文台、東京都三鷹市、1996年10月30日、67-69頁、ISSN 2436-7206、2024年4月9日閲覧。 
  14. ^ 国立天文台（編）「Ⅲ 機構 3. 職員」（PDF）『国立天文台年次報告』第8冊1995年度、国立天文台、東京都三鷹市、1996年10月30日、76-81頁、ISSN 2436-7206、2024年4月15日閲覧。 
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  16. ^ 国立天文台（編）「Ⅱ 各研究分野の研究成果・活動状況 9. 地球回転研究系 水沢観測センター」（PDF）『国立天文台年次報告』第9冊1996年度、国立天文台、東京都三鷹市、1997年10月20日、66-68頁、ISSN 2436-7206、2024年4月9日閲覧。 
  17. ^ 近藤哲朗 (1997年3月29日). “第１０回ＩＥＲＳ技術開発センター会議・議事録” (html). 過去のシンポジウム - 時空標準研究室 - 情報通信研究機構. 情報通信研究機構. 2024年4月4日閲覧。
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  25. ^ a b 国立天文台（編）「Ⅲ 機構 3. 職員」（PDF）『国立天文台年次報告』第17冊2004年度、国立天文台、東京都三鷹市、2006-01−31、95-97頁、ISSN 2436-7206、2024年4月9日閲覧。 
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関連項目 編集

研究テーマ 編集

外部リンク 編集

座標: 北緯39度8分0.5秒 東経141度7分57.4秒 / 北緯39.133472度 東経141.132611度 / 39.133472; 141.132611

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