オタクのプロフィール：もう一つの「地球」を求めて

宇宙は非常に広大な物質であり、宇宙や銀河に関する喫緊の疑問に答えるための、たとえ些細な発見であっても、様々な科学者による長年にわたる辛抱強い研究が必要です。銀河の誕生を研究している研究者の中には、ロブ・クレインのような天体物理学者もいます。

イギリス生まれのロブは、ダラム大学で物理学を学び、その後まもなく天文学分野で博士号を取得しました。現在はオーストラリアのメルボルンに住み、スウィンバーン大学の天体物理学・スーパーコンピューティングセンターで働いています。仕事のおかげで、銀河形成の調査のため世界各地を飛び回るだけでなく、講義や共同研究論文の執筆、そして様々な科学誌の表紙を飾ることもできました。来月、ロブはハワイへ行き、2つの非常に遠い銀河からデータを収集し、ケック天文台の世界最高の望遠鏡を使用します。これはつまり、かなり巨大なレーザーを空に向けて発射するチャンスでもあるということです。

ロブは多忙なスケジュールの合間を縫って、遠く離れた銀河、近い将来に発見される可能性のあるもの、そして巨大レーザーについてGeekTechに語ってくれました。

GeekTech: 天体物理学の分野に進んだきっかけは何ですか?

ロブ・クレイン：私はダラム大学で物理学の学位を取得しました。ダラム大学は世界最大級の天文学グループを擁しています。いくつかの選択科目で天文学の虜になりました。最終学年には1年間のプロジェクトに取り組みました。幸運なことに、その分野で非常に著名な指導教官に任命され、優れた教師でもありました。そのプロジェクトに大変興味を持ち、研究を続けたいと思い、イギリスの博士課程に応募しました。最終的にダラム大学から、まさに私が望んでいた研究に取り組める奨学金をいただき、そのままダラム大学に残り、2008年後半に博士号を取得しました。

GT：Pulsarのプロフィールには「ポスドク天体物理学者」とありますが、現在はどのような仕事をされているのですか？

RC：「ポスドク」とは、博士号取得から常勤の「教員」職を得るまでの短期間（2～5年）の職です。私の主な研究分野は、スーパーコンピュータを用いて銀河の形成と進化のモデルを作成することです。銀河の形成過程については、大まかな概要は分かっていますが、細部はまだ解明されていません。天文学は、実験ではなく観測のみによって推進されるという点で独特な科学です。実験室で新しい惑星、恒星、ブラックホール、銀河、あるいは宇宙を作り出すことはできません。ですから、スーパーコンピュータを用いてモデルを作成することは、まさに「実験」に最も近いと言えるのです。

私は、より伝統的な天文学者の仕事である観測にも取り組んでいます。

GT: なぜメルボルンに移住することにしたのですか?

RC：博士号取得の過程で、現在の仕事に就くことができました。ここの大学には自前の大型スーパーコンピュータがあるので、大学院生として取り組んでいた研究の多くを継続することができました。また、オーストラリアの科学研究への資金援助は今とても充実しており、多くの研究機会が与えられ、大規模な新規プロジェクトが生まれています。例えば、世界最高峰の電波望遠鏡が現在、西オーストラリアの砂漠地帯（テレビや携帯電話の電波が届かない場所）に建設中です。メルボルンも住みやすい街ですが、数ヶ月後にはオランダで今の仕事に似た新しい仕事に就くため、ヨーロッパに戻る予定です。

GT: これまでのキャリアで一番のハイライトは何ですか?

RC：私が現在勤務しているスウィンバーン研究所は、私のような若手研究者でもケック望遠鏡の観測時間を申請できる世界で唯一の研究所です。通常は、著名な教授でなければなりません。ですから、昨年、自分の科学提案をきっかけにケック望遠鏡（そしてハワイ）に行けたことは、非常にやりがいのある経験でした。また、昨年末には、私が行ったシミュレーションの画像が権威ある科学誌『ネイチャー』の表紙を飾りました。これは、キャリアの早い段階では到底実現できないと思っていた、私の夢でした。

GT：あなたは銀河のデータ収集のためにハワイへ向かう予定ですが、これはどのようなことを（そして何を発見するのでしょうか？）という意味ですか？個人的にはどんな発見を期待していますか？

RC：ここ15年ほど、天文学者たちは初期宇宙（例えば100億年前）では、現在の10倍の速度で星や銀河が形成されていたと推測しています。世界金融危機による経済混乱のさなか、宇宙も不況に陥っているというつまらないジョークがたくさん飛び交いました（恥ずかしいですね）。私たちは、過去数十億年の間に銀河の形成がなぜ鈍化しているのかを解明しようとしています。

そのためには、銀河内部、つまり星が誕生する小さな「ゆりかご」をのぞき込み、そこで起こっている物理法則を理解する必要があります。これらのゆりかごを観測するのは、近傍宇宙では簡単です。ハッブル宇宙望遠鏡による写真をご覧になったことがあるでしょう。しかし、遠方の銀河となると、それは非常に困難です。ご存知のとおり、光の速度は無限ではないため、遠方の銀河を観測するときは、過去の姿を見ていることになります。ですから、数十億年前の銀河形成を観測するには、本当に遠くの銀河を観測する必要があります。そのため、ケック望遠鏡の直径10メートルという巨大な鏡をもってしても、銀河を観測すること自体が困難であり、ましてや銀河内の星のゆりかごを研究するのは至難の業です。なぜなら、それらの星のゆりかごは空で非常に小さく、かすかにしか見えないからです。

一般的に、人々は口径30～40メートルの次世代望遠鏡（2020～2025年頃に完成予定、費用は約15億ドル）を待ち望んでおり、これによってこれらすべてが解明されることを期待している。しかし、宇宙は時折、救いの手を差し伸べる。アインシュタインの最大の功績の一つは、物質が光を屈折させるという予測だった。これは地球上では決して気づかないほど小さな効果だが、十分に質量の大きい物体であれば、その効果は強力になることがある。宇宙で最も質量の大きい「物体」は銀河団と呼ばれるもので、これは多数の銀河が自身の重力と、銀河に関連する膨大な量の暗黒物質の重力によって集まっている領域である（下図）。その質量は太陽の約10の^{15乗倍である。}

黄色っぽい銀河は、銀河団の中で比較的接近して存在しています。銀河団の周りを回転しているように見える奇妙な青い弧は、実際には銀河団のはるか後ろにある銀河の像です（つまり、銀河団は青い銀河と地球の中間に位置します）。銀河団は銀河を「レンズ効果」で覆い尽くしています。まるでワイングラスの底から何かを見つめているような感じです。ワイングラスのように、銀河団も完璧なレンズではないため、完全に拡大された像ではなく、これらの弧が見えるのです。しかし、このレンズ効果は非常に有用です。もし銀河団が画像に映っていなければ、青い銀河は小さすぎて見えません。

事実上、この銀河団は10メートル望遠鏡を30メートル望遠鏡に無料で変えてくれるのです。しかも、競争相手より10年も早く結果を得ることができます！ただし、レンズ効果を受けるには、銀河団とちょうど一直線に並ぶ銀河を探すのに長い時間が必要です。また、レンズ効果による歪みを「元に戻す」方法、つまりレンズ効果のない銀河の姿を再現する方法も考えなければなりません。いずれにせよ、宇宙で最初の恒星育成場に関する大量のデータを集め、なぜそれらの星が現在私たちが見ているものよりも効率的に星を形成したのかを解明することが期待されています。

GT: ハワイで使える強力なレーザーについて詳しく教えていただけますか?

RC：ハッブル宇宙望遠鏡がこれほど成功した理由の一つは、地球の大気圏上空を周回しているため、画像が非常に鮮明であることです。地上の観測所から撮影された画像は、乱流する大気の歪みの影響でぼやけてしまいます。しかし、望遠鏡の鏡を急速に変形させて大気の影響を正確に打ち消すことで、この歪みを部分的に補正することができます。これは、望遠鏡に1秒間に数百回新しい眼鏡をかけるようなものです。鏡をどのように変形させるかを知るためには、銀河から受け取る光に大気がどのように影響を与えているかを知る必要があります。そのためには、レーザー（オレンジ色の街灯に使用されているのと同じ周波数）を上層大気に照射し、ナトリウム原子によって散乱させます。レーザーに対する散乱光の歪みを測定することで、大気がどのような影響を与えているかがわかり、それを部分的に補正することができます。

GT: これまで宇宙でなされたすべての発見の中で、最も重要なものは何だと思いますか?

RC：まず思い浮かぶのは、地球が宇宙の中心ではないというコペルニクスの認識です。これは科学的にも文化的にも大きな影響を与えました。最近では、エドウィン・ハッブルが天の川銀河以外にも銀河が存在すること、そして宇宙が膨張していることを証明したのは1920年代になってからだったと知ると、人々は驚くことが多いです。ここ数年の新たな証拠は天文学者さえも驚かせています。ビッグバンからの宇宙膨張は減速するどころか加速しているという、私たちがまだ理解していない新たな基礎物理学の示唆を与えているからです。しかし、現代において私たちに最も大きな影響を与えるのは、地球に似た別の惑星の発見だと思います。惑星探査の進歩の速さから見て、近い将来にそのような発見がなされる可能性は高いでしょう。

GT: 今後のキャリアにおいては、どんなことを発見したいと思っていますか?

RC：大きな発見はごく稀で、進歩は小さな一歩を踏み出すことで達成されるのが一般的です。ほとんどの天文学者は、宇宙に関する知識への小さな貢献を続けたいと強く願っていると思います。新しい望遠鏡やますます高性能化するスーパーコンピューターのおかげで、十分に努力すれば常に新しく刺激的な発見があるのです。天文学を9時から5時までの仕事と捉え、長時間労働を厭わない人はほとんどいません。その見返りとして、望遠鏡を使ったり、世界中の同僚と共同研究したりするために、かなり頻繁に遠く離れた場所へ出向くことになり、誰よりも早く宇宙について何かを学ぶ機会が得られるのです。

GT: 読者も天体物理学に興味を持っている場合、最善の方法は何だと思いますか?

RC：天文学は長く、厳しい（しかしやりがいのある）道のりなので、その道に携わる人たちと話し合って、自分にとって正しい道かどうかを見極めることをお勧めします。同僚の一人が天文学者を目指す人のための素晴らしいガイドブックを執筆しており、強くお勧めします。

Rob が今後数か月間に何をするかについては、彼のプロフィールで詳しく知ることができます。