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イングランドのチェシャーにあるジョドレルバンク天文台（/ ˈdʒɒdrəl / JOD -rəl ）は、マンチェスター大学のジョドレルバンク天体物理学センターの一部として、多数の電波望遠鏡を擁しています。この天文台は、第二次世界大戦中にレーダーの研究を行った同大学の電波天文学者バーナード・ラヴェルによって、宇宙線の研究のために1945年に設立されました。以来、流星体、クエーサー、パルサー、メーザー、重力レンズの研究において重要な役割を果たし、宇宙時代の初期には宇宙探査機の追跡に深く関わっていました。
天文台の主望遠鏡はラヴェル望遠鏡です。直径76メートル（250フィート）のこの望遠鏡は、世界で3番目に大きい可動式電波望遠鏡です。天文台には他に3つの稼働中の望遠鏡があり、マークII、直径13メートル（42フィート）、直径7メートルの電波望遠鏡です。
ジョドレルバンク天文台は、スクエア・キロメートル・アレイ（SKA）の国際本部を擁し、科学技術施設評議会（ STFC）の委託を受けてマンチェスター大学が運営する国立施設である多素子電波干渉計ネットワーク（MERLIN）の拠点でもある。
ジョドレルバンク・ビジターセンターと樹木園はロウアー・ウィジントンにあり、ラヴェル望遠鏡と天文台はグーストリーとホームズ・チャペルの近くにあります。天文台へはA535号線から行くことができます。クルー・マンチェスター線が敷地内を通っており、グーストリー駅もすぐ近くです。2019年に、この天文台はユネスコの世界遺産に登録されました。[ 1 ] [ 2 ]
ジョドレルバンクは、1939年にマンチェスター大学植物学部がリー家から3つの畑を購入した際に初めて学術目的で使用されました。その名前は、近くにある丘、ジョドレルバンクに由来しており、この丘は、現在テラノバスクールとなっている邸宅に子孫が住んでいた弓道家、ウィリアム・ジョーデレルにちなんで名付けられました。1952年には、ジョージ・マッセイから農場を購入して敷地が拡張され、そこにラヴェル望遠鏡が建設されました。[ 3 ]
この場所が天体物理学に初めて使用されたのは1945年で、バーナード・ラヴェルが第二次世界大戦の残骸の一部の機器（砲撃レーダーを含む）を使用して宇宙線を調査した。[ 4 ] [ 5 ]この機器は、 JS ヘイ が提供した波長4.2mで動作するGL IIレーダーシステムであった。[ 6 ] [ 7 ]彼はマンチェスターでこの機器を使用するつもりだったが、オックスフォード・ロードの路面電車からの電気的干渉によりそれができなかった。彼は1945年12月10日に、この機器を市の南25マイル（40km ）にあるジョドレルバンクに移した。 [ 7 ] [ 8 ]ラヴェルの主な研究は過渡的な電波エコーであり、彼は1946年10月までにそれが電離した流星の軌跡からのものであることを確認した。 [ 9 ]最初のスタッフはアルフ・ディーンとフランク・フォーデンで、彼らは肉眼で流星を観測し、ラヴェルは機器を使用して電磁信号を観測した。[ 10 ]ラヴェルが初めてレーダーを作動させたのは1945年12月14日で、その時はふたご座流星群が極大期を迎えていた。[ 8 ]
その後数年間で、ラヴェルは移動式小屋を含む、元軍用無線機器をさらに収集した。最初の恒久的な建物は小屋の近くにあり、小屋にちなんで名付けられた。[ 9 ]
1946年に陸軍からジョドレルバンクにサーチライトが貸与され、[ 11 ] J.クレッグによってそのマウント上にブロードサイドアレイが構築された。[ 11 ]それは7つの八木-宇田アンテナのエレメントで構成されていた。[ 12 ] 1946年10月に天体観測に使用された。[ 13 ]
1946 年 10 月 9 日と 10 日、望遠鏡はジャコビニド流星群の流星によって引き起こされる大気中の電離を観測した。流星群の極大時にアンテナを 90 度回転させると、検出数がバックグラウンドレベルまで低下し、レーダーで検出された過渡信号が流星によるものであることが証明された。[ 12 ]その後、望遠鏡は流星の放射点を決定するために使用された。これは、放射点ではエコー率が最小で、放射点から 90 度の方向では最大になるため可能であった。[ 11 ]望遠鏡とこの場所の他の受信機は、1947 年 8 月初旬に見えたオーロラのストリーマーを研究した。 [ 14 ] [ 15 ]
トランジット望遠鏡は、 1947年に建設された直径218フィート（66メートル）の放物面反射天頂望遠鏡でした。当時、それは世界最大の電波望遠鏡でした。それは、24フィート（7.3メートル）の足場柱のリングから吊り下げられた金網で構成されており、地上126フィート（38メートル）の焦点に電波信号を集束させました。望遠鏡は主に真上を向いていましたが、焦点の位置を変えるためにマストを傾けることでビームの方向をわずかに変更することができました。焦点マストは、建設が完了する前に木製から鋼鉄製に変更されました。[ 3 ]
その望遠鏡は、可動式の250フィート（76メートル）のラヴェル望遠鏡に置き換えられ、その後、同じ場所にマークII望遠鏡が建設された。
この望遠鏡は、72 MHz と 160 MHz で天頂の周囲 ± 15 度の帯をマッピングでき、160 MHz での分解能は1 度でした。 [ 16 ]アンドロメダ大星雲からの電波ノイズ（銀河系外電波源の最初の確実な検出）と、当時光学天文学では発見されていなかったティコ超新星の残骸を電波周波数で発見しました。[ 17 ]
現在ラヴェル望遠鏡として知られる「マーク I」望遠鏡は、1957 年に建設された当時、直径76.2 メートル (250フィート)の世界最大の可動式パラボラ電波望遠鏡でした。 [ 18 ]現在では、ウェストバージニア州のグリーンバンク望遠鏡とドイツのエッフェルスベルク望遠鏡に次いで 3 番目に大きい望遠鏡です。 [ 19 ]第一次世界大戦の戦艦HMSリベンジとHMSロイヤル ソブリンの砲塔機構の一部が望遠鏡のモーター システムに再利用されました。[ 20 ]この望遠鏡は、世界初の人工衛星であるソビエト連邦のスプートニク 1 号の打ち上げに間に合うように、1957 年半ばに運用を開始しました。この望遠鏡は、レーダーでスプートニクのブースター ロケットを追跡できた唯一の望遠鏡でした。[ 21 ] [ 22 ]最初にスプートニクの位置を特定したのは、打ち上げから 8 日後の 1957 年 10 月 12 日の真夜中直前でした。[ 23 ] [ 24 ]
その後数年間、この望遠鏡はさまざまな宇宙探査機を追跡した。1960年3月11日から6月12日の間、この望遠鏡はアメリカのNASAが打ち上げたパイオニア5号探査機を追跡した。望遠鏡は探査機にコマンドを送信し、探査機が800万マイル離れたときに、探査機をキャリアロケットから分離し、より強力な送信機をオンにするように指示した。この望遠鏡は探査機からデータを受信しており、これは世界で唯一の可能な望遠鏡だった。[ 25 ] 1966年2月、ジョドレルバンクはソ連から無人月着陸船ルナ9号の追跡を依頼され、ファクシミリ送信で月面からの写真を記録した。これらの写真はイギリスの報道機関に送られ、ソ連が公開する前に掲載された。[ 26 ]
1969年には、ソ連のルナ15号も追跡された。ジョドレルバンクの科学者たちがこのミッションを観測した瞬間の記録は、2009年7月3日に公開された。[ 27 ]
バーナード・ラヴェル卿の支援を受けて、この望遠鏡はロシアの衛星を追跡した。衛星および宇宙探査機の観測データは、米国国防総省の衛星追跡研究開発活動であるプロジェクト・スペース・トラックと共有された。
宇宙探査機の追跡にはラヴェル望遠鏡の観測時間のほんの一部しか使われず、残りは科学観測に使われた。これには、レーダーを使って月や金星までの距離を測定すること[ 28 ] [ 29 ] 、星形成領域や巨星周辺の天体物理メーザーの観測[ 30 ]、パルサーの観測（ミリ秒パルサー[ 31 ]や球状星団での最初のパルサーの発見を含む）[ 32 ]、クエーサーや重力レンズの観測（最初の重力レンズ[ 33 ]や最初のアインシュタインリングの検出を含む） [ 34 ]などがある。この望遠鏡はSETI観測にも使われている[ 35 ] 。
マークII望遠鏡は、長軸が38.1メートル（125フィート）、短軸が25.4メートル（83フィート）の楕円形電波望遠鏡です。[ 36 ] 1964年に建設されました。単独の望遠鏡として運用されるだけでなく、ラヴェル望遠鏡との干渉計としても使用され、現在は主にMERLINプロジェクトの一部として使用されています。[ 37 ] [ 38 ] マークIII望遠鏡は、マークIIと同じサイズで、移動可能に建設されました[ 39 ]が、 MERLINの一部として使用されていたナントウィッチ近郊のウォードルから移動されることはありませんでした。1966年に建設され、1996年に廃止されました。[ 40 ]
マークIV、V、VA望遠鏡の構想は、さらに大型の電波望遠鏡を建設するために、1960年代から1980年代にかけて提案された。
マークIV計画は、直径1,000フィート（300メートル）の独立型望遠鏡を国家プロジェクトとして建設するというものだった。
マークV計画は、全長400フィート（120メートル）の可動式望遠鏡に関するものでした。この計画の構想は、ジョドレルバンク天文台に隣接する全長3/4マイル（1.2キロメートル）の鉄道線路上に望遠鏡を設置するというものでしたが、将来的な電波干渉の懸念から、ウェールズの敷地の方が望ましいと判断されました。設計案は、ハズバンド・アンド・カンパニー社と、オーストラリアのパークス天文台の望遠鏡を設計したフリーマン・フォックス社によって提出されました。
マーク VA はマーク V に似ていたが、直径が375 フィート (114 m)と小さく、マーク II と同様にプレストレストコンクリートを使用した設計であった(以前の 2 つの設計はラヴェル望遠鏡により近いものであった)。[ 41 ]
提案された望遠鏡はどれも建設されなかったが、設計研究は行われ、縮尺模型も作られた。これは、変化する政治情勢と、英国における天文学研究の財政的制約が原因の一部であった。また、ラヴェル望遠鏡をマークIAにアップグレードする必要が生じたが、これは費用面で予算超過となった。[ 41 ]
1964年に天文学研究とゾンド1号、ゾンド2号、レンジャー6号、レンジャー7号宇宙探査機[ 42 ]およびアポロ11号[ 43 ]の追跡のために、 50 フィート（15メートル）経緯台式パラボラアンテナが建設されました。50フィート望遠鏡の表面が修復不可能な損傷を受けた事故の後、1982年に解体され、より精度の高い望遠鏡「42フィート」に置き換えられました。42フィート（12.8メートル）パラボラアンテナは主にパルサーの観測に使用され、カニパルサーを継続的に監視しています[ 44 ]。
42 フィートの望遠鏡が設置された際、より小型の「7 m」（実際には直径 6.4 m、または 21フィート）のアンテナも設置され、学部生の教育に使用されている。42フィートと 7 m の望遠鏡は、もともと南オーストラリア州のウーメラ ロケット試験場で使用されていた。[ 45 ] 7 m 望遠鏡は、もともと 1970 年にマルコーニ社によって製造された。[ 46 ]
極軸望遠鏡は1962年に建造されました。極軸架台 に直径50フィート（15.2 メートル）の円形パラボラアンテナが取り付けられており[ 47 ]、主に月レーダー実験に使用されていました。現在は廃止されています。18インチ（460mm ）反射光学望遠鏡は1951年に天文台に寄贈されましたが[ 48 ]、あまり使用されず、1971年頃にサルフォード天文協会に寄贈されました[ 49 ] 。
マルチエレメント電波干渉計ネットワーク（MERLIN）は、イングランドとウェールズの国境に広がる電波望遠鏡のアレイです。このアレイは、国立施設として科学技術施設評議会に代わってジョドレルバンクから運営されています。 [ 50 ]このアレイは最大7つの電波望遠鏡で構成され、ラヴェル望遠鏡、マークII、ケンブリッジ、デフォード、ノッキン、ダーンホール、ピックミア（以前はタブリーとして知られていた）が含まれます。最長基線は217キロメートル（135マイル）で、MERLINは151MHzから24GHzの周波数で動作できます。[ 40 ]波長6cm （周波数5GHz ）では、MERLINの分解能は50ミリ秒角で、これは光学波長でのHSTの分解能に匹敵します。[ 50 ]
ジョドレルバンクは1960年代後半から超長基線干渉法（VLBI）に関わっており、ラヴェル望遠鏡は1968年にカナダのアルゴンキンとペンティクトンの他の望遠鏡とともに最初の大西洋横断干渉計実験に参加しました。 [ 51 ]ラヴェル望遠鏡とマークII望遠鏡は、ヨーロッパ中の望遠鏡（ヨーロッパVLBIネットワーク）とともにVLBIに定期的に使用されており、約0.001秒角の分解能が得られます。[ 37 ]
2011年4月、ジョドレルバンクは計画中のスクエア・キロメートル・アレイ（SKA）の制御センター、すなわちSKAプロジェクトオフィス（SPO）の所在地に指定されました。[ 52 ] SKAは20か国の協力によって計画されており、完成すればこれまで建造された中で最も強力な電波望遠鏡となる予定です。2015年4月、ジョドレルバンクがSKA本部の恒久的な拠点となることが発表されました[ 53 ] 。これは望遠鏡の運用期間（50年以上[ 54 ]）にわたるものです。
天文台が属するジョドレルバンク天体物理学センターは、英国最大の天体物理学研究グループの1つです。[ 55 ]このグループの研究の約半分は電波天文学の分野であり、パルサー、宇宙マイクロ波背景放射、重力レンズ、活動銀河、天体物理メーザーの研究などが含まれます。このグループはまた、さまざまな波長で星形成と進化、惑星状星雲、宇宙化学の研究も行っています。[ 56 ]
ジョドレルバンクの初代所長は、1945年に天文台を設立したバーナード・ラヴェルでした。1980年にフランシス・グラハム＝スミス卿が後任となり、1990年頃にロッド・デイヴィス教授、 1999年にアンドリュー・ライン教授が後任となりました。 [ 57 ]フィル・ダイアモンド教授は、ジョドレルバンク天体物理学センターが設立された2006年10月1日にその職を引き継ぎました。ラルフ・スペンサー教授は2009年と2010年に所長代理を務めました。2010年10月、アルバート・ジールストラ教授がジョドレルバンク天体物理学センターの所長に就任しました。ルシオ・ピッチリロ教授は2010年10月から2011年10月まで天文台の所長を務めました。サイモン・ギャリントン教授は、ジョドレルバンク天文台のJBCA副所長です。 2016年、マイケル・ギャレット教授は、初代サー・バーナード・ラヴェル天体物理学講座教授およびジョドレルバンク天体物理学センター所長に任命されました。JBCA所長として、ギャレット教授はジョドレルバンク天文台の運営全般も担当しています。
2017年5月、ジョドレルバンクはブレークスルー・リッスン・イニシアチブと提携し、76メートル電波望遠鏡とe-MERLINアレイを用いて独自にSETI探査を実施したいと考えているジョドレルバンクのチームと情報を共有することになった。
望遠鏡受信機と計測機器の研究と構築に関する活発な開発プログラムが進行中です。この天文台は、1980年代から2000年まで実施されたテネリフェ実験や、超小型アレイ用の増幅器とクライオスタットなど、いくつかの宇宙マイクロ波背景放射実験の構築に関わってきました。[ 58 ]また、プランク宇宙船用の30GHzおよび44GHz受信機のフロントエンドモジュールも構築しました。[ 59 ]オーストラリアのパークス望遠鏡用の受信機もジョドレルバンクで設計されました。[ 60 ]
1971年4月19日にデヴォンシャー公爵によって開館されたビジターセンター[61]は、年間約12万人の来場者を集めた。センターではジョドレルバンクの歴史が紹介され、プラネタリウムや火星への模擬旅行を上映する3Dシアターがあった。 ビジターセンターの建物にアスベストが含まれていたため、2003年に解体され、端の部分が残った。新しい科学センターが計画されている間、敷地内にテントが設置された。 2004年にマンチェスター・ヴィクトリア大学とUMISTが合併してマンチェスター大学になったため、計画は棚上げされ、暫定センターが残され、年間約7万人の来場者を集めた。[ 62 ]
2010年10月、新しいビジターセンターの建設が始まり、2011年4月11日にジョドレルバンク・ディスカバリーセンターがオープンしました。[ 63 ]そこには、エントランスビル、プラネットパビリオン、展示やイベント用のスペースパビリオン、ラヴェル望遠鏡が見えるガラス張りのカフェと屋外ダイニングエリア、教育スペース、ギャラクシーメイズを含む造園された庭園があります。[ 64 ] 2013年には大きな太陽系儀が設置されました。 [ 65 ]また、ジョドレルバンクの歴史に関する展示や、さまざまな宇宙をテーマにしたショーを上映するスペースドームもあります。
ビジターセンターは火曜日から日曜日まで、また学校や祝日の月曜日も開館しており、一般向けの講演会、星空観察会、「天文学者に質問」セッションなどの広報イベントを開催しています。[ 66 ]
ラヴェル望遠鏡の周囲には、 望遠鏡の外側のレールから約20メートル離れた場所に遊歩道があり、案内板には望遠鏡の仕組みや、それを用いて行われている研究について説明されている。
1972年に設立された35エーカー（140,000平方メートル）の樹木園には、イギリスの国立リンゴ属（Malus）とナナカマド属（Sorbus）のコレクション、およびヒース協会のカルーナ属のコレクションが収蔵されている。樹木園には、約1:5,000,000,000の縮尺の太陽系の小型模型もある。ジョドレルバンクでは、 SpacedOutプロジェクトの一環として、イギリスを覆う1:15,000,000の縮尺の太陽系模型の中に太陽がある。[ 67 ]
2010年7月7日、この天文台が2011年の英国世界遺産暫定リストへの登録候補として検討されていることが発表された。[ 68 ] 2011年3月22日、英国政府の最終候補リストに載っていることが発表された。[ 69 ] 2018年1月、英国の世界遺産候補となった。[ 70 ]
2011 年 7 月、ビジター センターと天文台では、ザ・フレーミング・リップス、ブリティッシュ・シー・パワー、ウェーブ・マシーンズ、OK GO、アリス・ゴールドなどのバンドが出演するロック コンサート「Live from Jodrell Bank - Transmission 001」が開催された。[ 71 ] 2012 年 7 月 23 日、エルボーは天文台でライブ演奏を行い、イベントと施設のドキュメンタリーを撮影し、コンサートのライブ CD/DVD としてリリースした。2013 年 7 月 6 日、Transmission 4 では、オーストラリアン・ピンク・フロイド、ホークウィンド、ザ・タイム・アンド・スペース・マシーン、ザ・ルシッド・ドリームが出演した。[ 72 ] 2013 年 7 月 7 日、Transmission 5 では、ニュー・オーダー、ジョニー・マー、ザ・ウィップ、パブリック・サービス・ブロードキャスティング、ジェイク・エヴァンス、ホット・ヴェストリーが出演した。[ 73 ] 2013 年 8 月 30 日、Transmission 6 では、シガー・ロス、ポリサ、ドーターが出演した。[ 74 ]
2013年8月31日、ジョドレルバンク天文台では、ラヴェルの生誕100周年を記念してハレ管弦楽団によるコンサートが開催された。日中は数々のオペラ公演が行われ、夜のハレ管弦楽団の公演では、スタートレック、スターウォーズ、ドクターフーなどのテーマ曲が演奏された。メインのラヴェル望遠鏡は観客の方を向くように回転され、様々な惑星のアニメーション効果を映し出す巨大な投影スクリーンとして使用された。休憩時間には、この「スクリーン」を使ってラヴェルの研究とジョドレルバンク天文台の歴史が紹介された。[ 75 ]
天文台からは「The Jodcast」という天文学ポッドキャストが配信されている。[ 76 ] BBCのテレビ番組「Stargazing Live」は、2011年から2016年まで天文台の管制室で放送されていた。[ 77 ]
2016年以来、この天文台は音楽と科学のフェスティバルであるブルードット[ 78 ]を開催しており、パブリック・サービス・ブロードキャスティングやケミカル・ブラザーズなどの音楽アーティストの出演や、ジム・アル＝ハリリやリチャード・ドーキンスなどの科学者や科学コミュニケーターによる講演が行われています。
2008 年 3 月 3 日、英国の科学技術施設評議会(STFC) が予算の 8,000 万ポンドの不足に直面し、ジョドレル バンクのe-MERLINプロジェクトへの年間 270 万ポンドの資金提供計画を取り下げることを検討していると報じられた。このプロジェクトは、ジョドレル バンクと他のいくつかの電波望遠鏡間のマイクロ波リンクを高帯域幅の光ファイバーケーブルに置き換え、観測の感度を大幅に向上させることを目的としており、施設の存続に不可欠であると見なされていた。バーナード・ラヴェルは「これは大惨事になるだろう…ジョドレル バンク望遠鏡の運命は e-MERLIN の運命と結びついている。e-MERLIN の資金が削減されれば、この施設は存続できないと思う」と述べた。[ 79 ] [ 80 ]
2008年7月9日、STFCは独立したレビューの結果、当初の立場を覆し、今後は3年間、年間250万ポンドの資金提供を保証すると報じられた。[ 81 ]
ジョドレルバンクは、ドクター・フー（「第十惑星」、「ダレクの記憶」 、「毒の空」、「第１１時間」、「スパイフォール」）やデヴィッド・バディエルの「バースデーボーイ」など、いくつかのフィクション作品で言及されている。ロゴポリス（トム・ベイカーの最後のドクター・フーの連続ドラマ）の撮影場所になる予定だったが、予算の制約により実現せず、代わりに電波望遠鏡の模型を重ねた別の場所が使用された。また、銀河ヒッチハイク・ガイド[ 82 ]（および映画版の銀河ヒッチハイク・ガイド）、クリーピング・テラー、メテオでも言及されている。
ジョドレルバンクは、1983年のエレクトリック・ライト・オーケストラのミュージックビデオ「Secret Messages」や、ザ・フィックスの「 Are We Ourselves?」にも大きく取り上げられている。プリファブ・スプラウトの楽曲「Technique」（デビューアルバム「Swoon」収録）は、「彼女の夫はジョドレルバンクで働いている／彼は朝遅くに帰宅する」という歌詞で始まる。
この天文台は、地元作家アラン・ガーナーの小説『ボーンランド』（2012年）のいくつかのエピソードの舞台となっており、主人公のコリン・ウィスターフィールドは、この天文台の職員である天体物理学者である。
1988年7月13日以来、ラヴェル望遠鏡はグレードIの指定建造物に指定されている。[ 83 ] 2017年7月10日には、マークII望遠鏡も同じグレードに指定された。[ 84 ]同日、敷地内の他の5つの建物、すなわちサーチライト望遠鏡、[ 85 ]コントロールビル、[ 86 ]パークロイヤルビル、[ 87 ]電気ワークショップ、[ 88 ]およびリンクハット[ 89 ]がグレードIIに指定された。グレードIは3つの指定グレードの中で最高位であり、「非常に興味深い」建物に適用され、グレード IIは最低位であり、「特別な関心」のある建物に適用される。[ 90 ]
2019年7月7日にバクーで開催されたユネスコ世界遺産委員会の第43回会合で、ジョドレルバンク天文台は4つの基準に基づいて世界遺産として採択されました[ 91 ]。
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