ハーバード・スミソニアン天体物理学センター

天体物理学センター | ハーバード大学＆スミソニアン
	マサチューセッツ州ケンブリッジのCfA本部
略語	CfA
設立	1973
目的	天文学、天体物理学、地球科学、宇宙科学の研究
本部	60 Garden Street、ケンブリッジ、マサチューセッツ州、アメリカ合衆国
監督	リサ・キューリー
スタッフ	850+
Webサイト	ハーバード大学
旧称	ハーバード・スミソニアン天体物理学センター

ハーバード・スミソニアン天体物理学センター（CfA ）は、以前はハーバード・スミソニアン天体物理学センターとして知られ、ハーバード大学天文台とスミソニアン天体物理観測所が共同で運営する天体物理学の研究機関です。1973年に設立され、米国マサチューセッツ州ケンブリッジに本部を置くCfAは、天文学、天体物理学、地球および宇宙科学、科学教育の幅広い研究プログラムを主導しています。CfAは、近々建設予定の巨大マゼラン望遠鏡（GMT）やNASAのグレート・オブザバトリーの1つであるチャンドラX線天文台など、電磁スペクトル全体にわたる15を超える地上および宇宙ベースの天文研究観測所の開発と運用を主導または参加しています。

850人を超える科学者、エンジニア、サポートスタッフを擁するCfAは、世界最大級の天文学研究機関の一つです。^{[1]そのプロジェクトには、ノーベル賞を受賞した}宇宙論と高エネルギー天体物理学の進歩、多くの太陽系外惑星の発見、ブラックホールの初の画像などがあります。CfAは、世界の天体物理学研究コミュニティでも重要な役割を果たしています。たとえば、CfAの天体物理学データシステム（ADS）は、天文学と物理学の論文の世界オンラインデータベースとして広く採用されています^[2]。その歴史のほとんどで「ハーバード-スミソニアン天体物理学センター」として知られていたCfAは、ハーバード大学とスミソニアン協会の共同コラボレーションという独自のステータスを反映するために、2018年に現在の名称に変更しました。 CfA の現ディレクター (2022 年以降) はLisa Kewleyで、Charles R. Alcock (2004 年から 2022 年までディレクター)、Irwin I. Shapiro (1982 年から 2004 年までディレクター)、George B. Field (1973 年から 1982 年までディレクター) の後任となります。

CfAの歴史

ハーバード＆スミソニアン天体物理学センターは、正式には独立した法的組織ではなく、ハーバード大学とスミソニアン協会の間の覚書に基づいて運営されている組織体です。この協力関係は、ハーバード大学天文台（HCO）とスミソニアン天体物理観測所（SAO）の関連する研究活動を、1人の所長のリーダーシップの下で調整することを目的として、1973年7月1日に正式化され、マサチューセッツ州ケンブリッジのハーバードキャンパスの同じ建物群内に収容されました。したがって、CfAの歴史は、それを構成する2つの完全に独立した組織の歴史でもあります。合わせて300年以上の歴史を持つHCOとSAOは、 CfAの設立に先立つ天文学の歴史における主要なマイルストーンを主催してきました。これらを以下に簡単にまとめます。

スミソニアン天体物理観測所 (SAO) の歴史

スミソニアン天体物理観測所は、スミソニアンの第3代長官サミュエル・ピアポント・ラングレーが、1890年3月1日にスミソニアン城（米国ナショナル・モール内）の南庭に設立した。天体物理観測所の当初の主目的は、「太陽の熱の量と特徴を記録すること」だった。^[3] チャールズ・グリーリー・アボットがSAOの初代所長に任命され、観測所は太陽望遠鏡を操作して、光学電磁スペクトルのさまざまな領域における太陽の強度を毎日測定した。そうすることで、アボットは太陽定数に重要な改良を加え、偶然にも太陽の変動を発見することができた。太陽観測所としてのSAOの初期の歴史は、 1965年にクリミルダ・ポンテスがデザインしたスミソニアンの「サンバースト」ロゴの背後にあるインスピレーションの一部である可能性が高い。^[4]

1955年、SAOの科学本部はワシントンDCからマサチューセッツ州ケンブリッジに移転し、ハーバード大学天文台（HCO）と提携しました。 ^{[3]当時ハーバード大学天文学部長であった} フレッド・ローレンス・ホイップルがSAOの新しい所長に任命されました。したがって、SAOとHCOの協力関係は、CfAの公式設立より18年も前から続いています。SAOがハーバードのキャンパスに移転したことで、研究プログラムも急速に拡大しました。 1957年のスプートニク（世界初の人工衛星）の打ち上げに続いて、SAOは世界規模の衛星追跡ネットワークを構築するという国家的な課題を受け入れ、^[5]米国空軍と協力してスペーストラック計画を実施しました。

翌年のNASAの設立と宇宙開発競争を通じて、SAOは軌道観測所や地上の大型望遠鏡の開発、実験室および理論的な天体物理学、そして天体物理学の問題へのコンピュータの応用において主要な取り組みを主導しました。

ハーバード大学天文台 (HCO) の歴史

ハーバード大学天文台、1899 年頃。ハーバードスクエアとボストン市は遠くの背景にあります。手前の望遠鏡のドームのほとんどは現在は残っていませんが、写真の右上にある 1847 年の「グレートリフラクター」を収容する最大のドームは今も残っています。グレートリフラクターは 1867 年まで米国最大の望遠鏡でした。これは月の写真画像を撮影した最初の望遠鏡でした。

1835年のハレー彗星の再来に続いて天文学に対する一般の関心が再燃したことを受けて、ハーバード大学天文台は1839年に設立され、ハーバード大学理事会はウィリアム・クランチ・ボンドを「大学の天文観測者」に任命した。 ^[6]運用開始から4年間、天文台はハーバード・ヤード近くのダナ・パーマー・ハウス（ボンドも住んでいた）^[7]に位置し、3台の小型望遠鏡と天文時計で構成されていた。^[6] 1840年に大学の歴史を詳述した著書の中で、当時のハーバード大学総長ジョサイア・クインシー3世は「赤道儀に設置された反射望遠鏡が求められている」と述べている。^[6]この15インチの「グレート・リフラクター」望遠鏡は、7年後（1847年）にケンブリッジのオブザバトリー・ヒルの頂上にオープンしました（現在も存在し、CfAの建物群の中で最も古い建物の中に収容されています）。この望遠鏡は1847年から1867年まで米国最大の望遠鏡でした。ウィリアム・ボンドと写真家の先駆者であるジョン・アダムス・ホイップルは、グレート・リフラクターを使用して、月の最初の鮮明なダゲレオタイプ写真を撮影しました（1851年のロンドン万国博覧会で賞を受賞しました）。ボンドと彼の息子であるジョージ・フィリップス・ボンド（HCOの2代目ディレクター）は、それを使用して土星の8番目の衛星であるヒュペリオンを発見しました（これもウィリアム・ラッセルによって独立して発見されました）。

1877年から1919年までエドワード・チャールズ・ピカリングが所長を務め、天文台は世界有数の恒星のスペクトルと等級の観測所となり、ペルーに観測所を設立し、^[8]大量生産方式でデータの分析を行った。この時期に、HCOは天文学史上の一連の大発見の舞台となったが、その原動力となったのは、天文台のいわゆる「コンピューター」（天文データを処理する熟練労働者としてピカリングが雇った女性たち）だった。これらの「コンピューター」には、ウィリアミナ・フレミング、アニー・ジャンプ・キャノン、ヘンリエッタ・スワン・レヴィット、フローレンス・カッシュマン、アントニア・モーリーが含まれ、今日では科学史における重要人物として広く知られている。^[9]例えばヘンリエッタ・スワン・リーヴィットは、古典的セフェイド変光星のいわゆる周期-光度関係を発見し、^[10]銀河までの距離を測定するための最初の主要な「標準光源」を確立しました。現在「リーヴィットの法則」と呼ばれるこの発見は、天文学の歴史の中で最も基礎的で重要な発見の1つと見なされています。例えばエドウィン・ハッブルのような天文学者は後にリーヴィットの法則を使用して、宇宙が膨張していることを立証しました。これはビッグバンモデルの主要な証拠です。

1921年にピカリングが引退すると、HCOの所長はハーロー・シャプレー（1920年のいわゆる「大論争」の主要参加者）に引き継がれた。この時代の天文台は、ラドクリフ大学（天文台から歩いてすぐ）で天文学の博士号を取得した最初の女性となったセシリア・ペイン＝ガポチキンの業績によって有名になった。ペイン＝ガポチキンの1925年の論文では、星は主に水素とヘリウムでできていると提唱されたが、当時はばかげた考えだと思われていた。^[11]シャプレーの在任中からCfAの設立までの間、天文台はドナルド・H・メンゼル、次いでレオ・ゴールドバーグによって所長を務め、2人とも太陽と恒星の天体物理学で広く知られたプログラムを維持していた。メンゼルは、スミソニアン天体物理観測所がケンブリッジに移転し、HCOとより緊密に協力するよう促す上で大きな役割を果たした。

天体物理学センター（CfA）としての共同の歴史

最終的に天体物理学センターの設立につながる共同の基盤は、1955年にSAOがケンブリッジに移転したことから始まりました。ハーバード大学天文学部（1931年以来HCO内に設置^[12] ）の学部長を務めていたフレッド・ウィップルが、この新しい時代の幕開けとともにSAOの新所長に任命されました。これは、HCOとSAOの統一所長制度のモデルの早期テストでした。その後の18年間で、2つの独立した組織はますます密接に融合し、1つの大きな研究センターとして効果的に（ただし非公式に）運営されました。

この共同関係は、1973年7月1日に新しいハーバード・スミソニアン天体物理学センターとして正式に設立されました。当時バークレーに所属していたジョージ・B・フィールドが初代所長に任命されました。同年、新しい天文学ジャーナルであるCfAプレプリントシリーズが創刊され、スカイラブに搭載されたCfA/SAO機器が太陽のコロナホールを発見しました。 ^{[13] CfAの設立は、初期の頃はCfAの科学者が主に支配していた新しい主要分野としての}X線天文学の誕生と一致しました。「X線天文学の父」と称されるリカルド・ジャコーニは、1973年に自身の研究グループ（当時はアメリカ科学技術研究所に所属）のほとんどをSAOに移し、新設のCfA内に高エネルギー天体物理学部門を設立した。同グループはその後、1976年にアインシュタイン天文台（世界初の撮像X線望遠鏡）を打ち上げ、最終的にはチャンドラX線天文台の提案と開発を主導した。NASAの2番目の大天文台であり、現在でも史上最強のX線望遠鏡であるチャンドラは、CfAのチャンドラX線センターの一部として今日も運用を続けている。ジャコーニは後に、 X線天文学の基礎研究により2002年のノーベル物理学賞を受賞した。

アインシュタイン天文台の打ち上げから間もなく、CfAのスティーブン・ワインバーグは電弱統一に関する研究で1979年のノーベル物理学賞を受賞しました。その後の10年間は、画期的なCfA赤方偏移サーベイ（宇宙の大規模構造を地図化する最初の試み）が開始され、また、退任するCfA所長ジョージ・フィールドが議長を務めた非常に影響力のある天文学および天体物理学の10年サーベイである「フィールドレポート」が発表されました。 1982年にアーウィン・シャピロが後任となり、シャピロは所長在任中（1982年から2004年）、世界中のCfAの観測施設の拡張を監督した。これには、新たに命名されたフレッド・ローレンス・ホイップル天文台、スペースシャトル搭載の赤外線望遠鏡（IRT）、6.5メートル多重反射望遠鏡（MMT）、SOHO衛星、1999年のチャンドラ打ち上げなどが含まれる。この期間を通じてCfAが主導した発見には、超新星1987Aの標準的な研究、「CfA2グレートウォール」（当時宇宙で最大の既知のコヒーレント構造）、超大質量ブラックホールのこれまでで最も優れた証拠、太陽系外惑星の最初の説得力のある証拠などがある。^[14]

1980年代には、CfA がコンピュータサイエンスとインターネットの歴史において独特の役割を果たしました。1986年、SAO は、世界初のX11ベースのアプリケーションとして公開された SAOImage の開発を開始しました (その後継である DS9 は、現在でも世界で最も広く使用されている天文FITS画像ビューアです)。この間、CfA の科学者とソフトウェア開発者は、世界初のオンライン研究論文データベースの 1 つであるAstrophysics Data System (ADS) の開発も開始しました。^[2] 1993年までに、ADS は、今日のインターネットの基礎となる、データベース間の最初の定期的な大西洋横断クエリを実行していました。^[2]

今日のCfA

CfAでの研究

チャールズ・アルコックは、巨大コンパクトハロー天体に関する数々の主要な研究で知られ、2004年にCfAの3代目所長に任命されました。現在アルコックは、850人以上のスタッフと1億ドルを超える年間予算を擁する、世界最大かつ最も生産性の高い天文学研究所の1つを監督しています^[1]。CfA内にあるハーバード大学天文学部は、約60人の博士課程の学生、100人以上のポスドク研究者、ハーバード大学から約25人の天文学および天体物理学専攻の学部生を継続的に受け入れています。一方、SAOは、長期にわたって高く評価されているREUサマーインターンシッププログラムと、多くの訪問大学院生を受け入れています。CfAは、米国のプロの天体物理学コミュニティの約10％が、キャリアまたは教育の少なくとも一部をそこで過ごしたと推定しています。 ^[16]

CfAは、フレッド・ローレンス・ホイップル天文台、サブミリ波干渉計、MMT天文台、南極点望遠鏡、VERITAS、その他多数の小型地上望遠鏡の運用において主導的または主要なパートナーとなっています。CfAの2019～2024年戦略計画には、巨大マゼラン望遠鏡の建設がセンターの優先課題として含まれています。

CfAは、チャンドラX線観測所とともに、最近打ち上げられたパーカー・ソーラー・プローブ、ケプラー宇宙望遠鏡、太陽ダイナミクス観測所（SDO）、ひのでなど、多くの宇宙ベースの観測施設で中心的な役割を果たしています。CfAは、スミソニアン天体物理観測所を通じて、 2020年の天文学と天体物理学の10年計画（「Astro2020」）の一環として委託されたNASAの資金提供による大規模ミッション概念研究であるリンクスX線観測所で最近主要な役割を果たしました。打ち上げられれば、リンクスはこれまでに建造された中で最も強力なX線観測所となり、チャンドラよりも桁違いに能力が向上します。

SAOはイベント・ホライズン・テレスコープ委員会の13の利害関係者機関の1つであり、CfAはアレイ運用センターを主催しています。2019年、このプロジェクトはブラックホールの初の直接画像を公開しました。^{[17]この結果は、}観測天文学の勝利であるだけでなく、理論天体物理学との交差点の勝利であると広くみなされています。天体物理学の観測的サブフィールドと理論サブフィールドの統合は、設立以来CfAの主要な焦点となっています。^[13]

2018年、CfAはブランド名を「ハーバード＆スミソニアン天体物理学センター」に変更し、ハーバード大学とスミソニアン協会の共同研究というユニークな立場を反映させる取り組みを行った。現在、CfAは資金の約70％をNASAから、22％をスミソニアン連邦基金から、4％を国立科学財団から受け取っている。残りの4％は、米国エネルギー省、アネンバーグ財団、およびその他の寄付や基金などの寄付者からのものである。 ^[16]

組織構造

CfA 全体の研究は、6 つの部門と 7 つの研究センターに分かれています。

CfA 内の科学部門

原子分子物理学（AMP）
高エネルギー天体物理学 (HEA)
光学赤外線天文学 (OIR)
電波と地質天文学 (RG)
太陽・恒星・惑星科学（SSP）
理論天体物理学（TA）

CfAが主催するセンター

チャンドラX線センター（CXC）、NASAのチャンドラX線観測所の科学運用センター
理論計算研究所 (ITC)
理論原子分子光物理学研究所 (ITAMP)
並列天体物理計算センター (CPAC)
小惑星センター(MPC)
望遠鏡データセンター (TDC)
電波望遠鏡データセンター (RTDC)
太陽・恒星X線グループ (SSXG)

CfA には、ハーバード大学天文学部、大規模な中央工学および計算施設、科学教育学部、ジョン G. ウォルバッハ図書館、世界最大の天文学および物理学論文データベース (ADS)、世界最大の天文写真乾板コレクションも所蔵されています。

CfAの参加により運営される観測所

地上観測所

宇宙観測所と探査機

将来計画されている天文台

参照

クララ・ソウザ・シルバ、研究科学者
天文台一覧

参考文献

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外部リンク

公式サイト

北緯42度22分53秒西経71度07分42秒 / 北緯42.38146度西経71.12837度 / 42.38146; -71.12837

[:2-1] 「ハーバード・スミソニアン天体物理学センター（CfA）」www.natureindex.com . 2020年4月26日閲覧。

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