X線天文学

I

プロローグ

宇宙から地球にやってくるX線を研究する天文学の一分野。X線は可視光線や紫外線よりもっと短い波長の電磁波である。X線は地球の大気を透過しないので、ロケットや人工衛星に搭載されたX線望遠鏡でのみ研究することができる。X線の検出にはガイガー=ミューラー計数管のような粒子検出器とともに、最近ではCCD(電荷結合素子)のような固体検出素子がもちいられる。

II

X線天文学の発展

X線はいくつかの機構によって放出される。熱的X線は数百万°Cのガスから放出されるが、これに対して、太陽の表面温度はせいぜい5500°Cである。高エネルギーの電子が強い磁場(→ 磁界：電場)の中を螺旋(らせん)をえがいてうごくとX線が放出されるが、これはシンクロトロン放射とよばれる。X線検出器による観測がはじめて大気圏外からなされるまでは、知られていたX線源の数も少なかったし、宇宙から大量のX線が地球にふりそそいでいるとはだれも思っていなかった。しかし、1962年6月18日、月の表面で反射される太陽X線を研究するためにアメリカのグループによって打ち上げされたロケットが、偶然に遠い宇宙空間に明るいX線源を発見した。のちに、さそり座(Sco)X-1と名づけられたこの天体の発見が、それ以後大きく発展したX線天文学の始まりだった。

1970年代初めまでには通常のガイガー=ミューラー計数管を搭載したウフル衛星によって、最初のX線掃天観測がおこなわれた。ウフル衛星は339個のX線源の位置を検出したが、そのうちもっとも明るいものはすべてわたしたちの銀河系(→ 天の川)内のものだった。この掃天観測は90年代、ドイツ、イギリス、アメリカが協力したX線天文衛星、ROSATによって劇的に拡大された。ROSATの観測は数千にのぼるX線源の位置を検出したが、その大部分はきわめて暗く、銀河系から遠くはなれており、クエーサーや活動銀河、また銀河団にともなうものである。

III

X線望遠鏡

X線は通常の反射望遠鏡では焦点をむすばせることができない。そこで、X線像をえるためには、円錐形(えんすいけい)の鏡を入れ子状に配置して焦点をむすばせる。NASA(アメリカ航空宇宙局)によってうちあげられ、1978年から81年まではたらいたアメリカのアインシュタイン衛星が、X線望遠鏡を搭載し、本物のX線像をとらえたはじめての本格的なX線天文衛星である。現在稼働中のX線天文衛星には、日本のすざく(SUZAKU)、NASAのチャンドラ、ヨーロッパ宇宙機関のニュートンがある。

IV

X線でみえる天体

X線望遠鏡で観測されるX線源にはさまざまな種類の天体がある。