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SCIENTIFIC AMERICAN December 2019

X-ray Vision

X線宇宙望遠鏡チャンドラが明かした宇宙の姿

By Belinda J. Wilkes B. J. ウィルクス
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Since its launch in 1999, NASA’s Chandra X-ray Observatory has been studying the heavens through short-wavelength x-ray light, the best window for sighting colossal black holes, galaxy clusters and the remnants of violent supernovae. The telescope captures the position, energy and arrival time of each x-ray photon that reaches its detector. That ability, in combination with its uniquely sharp imaging quality and capacity to see x-ray light over a broad range of energies, has revolutionized our view of the x-ray universe. It has changed our understanding of big mysteries such as dark matter, the birth of stars and even the properties of the planets in our solar system.  1999年に打ち上げられた米航空宇宙局(NASA)の「チャンドラX線観測衛星」は,巨大ブラックホールや銀河団,超新星爆発の残骸などを見るのに最適な短波長のX線を通して天体を調べてきた。この望遠鏡は検出器に達した個々のX線光子の位置とエネルギー,到達時刻を把握する。この能力と,比類のない高画質,幅広いエネルギー領域のX線を検出できる性能のおかげで,宇宙をX線で見る私たちの視界は革新した。暗黒物質(ダークマター)や星の誕生,さらには太陽系の惑星の特性に至るまで,宇宙の大きな謎に関する理解が進んだ。
Chandra was designed to solve a key question in x-ray astronomy: What is the makeup of the diffuse x-ray light that appears to be present in every direction of the cosmos—the so-called x-ray background? It was also designed to be a “general observatory,” with most of the telescope time awarded to scientists around the world working on diverse projects, chosen after an annual call for proposals. Even after two decades of operation, Chandra receives around 500 to 650 proposals every year, which amounts to about 5.5 times more observing time requested than we have to grant—the process is highly competitive.  チャンドラはX線天文学の重要な問題を解くために設計された。宇宙のあらゆる方角からやってくる弱いX線「宇宙X線背景放射」の正体は何かという問題だ。またチャンドラは共同利用天文台として,様々な研究を進める世界中の科学者から年ごとに観測計画を募って選定し,観測時間の大半を配分している。運用開始から20年を経た現在も,毎年500~650件の提案が寄せられる。これは提供可能な観測時間の約5.5倍に相当し,競争はとても厳しい。
Chandra has been extraordinarily productive. It achieved its original goal by revealing that nearly all of the mysterious x-ray background light comes from thousands of individual supermassive black holes at the centers of other galaxies. It also revealed new secrets from a host of celestial objects: strong x-ray emission from jets of material flying out of supermassive black holes in the process of gobbling up matter; shining aurorae in the atmosphere around Jupiter; light from colliding neutron stars that were also detected through gravitational waves; and extremely bright star-sized black holes aptly named ultraluminous x-ray sources. Science papers based on Chandra observations number more than 8,000, and our user community numbers more than 4,000 scientists worldwide.  チャンドラは非常に実り多い成果を上げてきた。当初の目的に関しては,X線背景放射のほぼすべてが他の銀河の中心にある超大質量ブラックホールに由来することを明らかにした。また,多くの天体について新たな謎を数多く発見した。超大質量ブラックホールが物質を呑み込む過程で飛び出してくる物質ジェットからの強いX線放射,木星大気の輝くオーロラ,重力波検出によって特定された中性子星の衝突・合体に伴うX線,まさに「超大光度X線源」と名づけられた恒星サイズの極めて明るいブラックホールなどだ。チャンドラの観測に基づく科学論文はこれまでに8000本を超え,この望遠鏡を利用した科学者は世界で4000人以上に達する。