サブミリ波天文学

サブミリ天文学またはサブミリ波天文学（綴りの違いを参照）は、電磁スペクトルのサブミリ波波長（テラヘルツ放射）で行われる観測天文学の一分野です。天文学者はサブミリ波帯を遠赤外線とマイクロ波帯の間に位置付けており、通常は数百マイクロメートルからミリメートルの間とされています。サブミリ波天文学では、波長をマイクロメートルの古い呼び方である「ミクロン」で表記することが今でも一般的です。

天文学者はサブミリ波観測を用いて分子雲と暗黒雲コアを調査し、最初の崩壊から恒星の誕生までの星形成過程を明らかにすることを目指しています。これらの暗黒雲のサブミリ波観測は、それらを構成する分子の化学的存在比と冷却メカニズムを決定するために使用できます。さらに、サブミリ波観測は銀河の形成と進化のメカニズムに関する情報を提供します。

地上の観測所でサブミリ波の波長の天文放射を検出する上で最も重大な制約は、大気の放射、ノイズ、減衰である。赤外線と同様に、サブミリ波の大気は多数の水蒸気 吸収帯によって支配されており、観測はこれらの帯の間の「窓」を通してのみ可能である。理想的なサブミリ波観測地は、乾燥していて涼しく、気象条件が安定しており、都市の人口密集地から離れている場所である。特定されている場所はほんの一握りである。それらには、マウナ ケア(ハワイ、米国)、アタカマ高原のチャナントール天文台(チリ)、南極、インドのハンレ (インド天文台のヒマラヤ サイト) などがある。比較すると、4 つのサイトすべてがサブミリ波天文学に最適であり、これらのサイトのうちマウナ ケアが最も確立されており、おそらく最もアクセスしやすいことが分かる。最近では、北極の高地、特にグリーンランドのサミットステーションへの関心が高まっています。グリーンランドのサミットステーションでは、PWV（降水量）の測定値がマウナケアよりも常に優れています（ただし、マウナケアの赤道緯度は19度であるため、グリーンランドよりも南の空を広く観測できます）。^{[1] [2]}

リャノ・デ・チャナントール天文台には、南半球で稼働している最大のサブミリ波望遠鏡であるアタカマ・パスファインダー実験(APEX) と、世界最大の地上天文学プロジェクトであるアタカマ大型ミリ波干渉計(ALMA) が設置されています。ALMA は、口径 12 メートルの電波望遠鏡 54 台と口径 7 メートルの電波望遠鏡 12 台で構成されるサブミリ波波長観測用の干渉計です。サブミリ波干渉計(SMA) は、マウナ ケアにある別の干渉計で、直径 6 メートルの電波望遠鏡 8 台で構成されています。最大の現存するサブミリ波望遠鏡であるジェームズ・クラーク・マクスウェル望遠鏡もマウナ ケアにあります。

高高度気球や航空機を使えば、大気圏のさらに上まで到達することができます。BLAST実験とSOFIA はそれぞれ2つの例ですが、SOFIA は近赤外線観測も行えます。^{[引用が必要]}

サブミリ波の波長での宇宙からの観測は、地上での大気吸収の制限を取り除きます。宇宙での最初のサブミリ波望遠鏡は、サリュート6号軌道ステーションの科学機器区画に設置されたソビエトのBST-1Mでした。直径1.5メートルの鏡を備え、宇宙の分子雲を研究したり、地球の大気の上層で起こっているプロセスに関する情報を入手したりすることに興味を持つ人々の関心の高い紫外線（0.2〜0.36ミクロン）、赤外線（60〜130ミクロン）、サブミリ波（300〜1000ミクロン）のスペクトル領域での天体物理学的研究を目的としていました。

サブミリ波天文衛星(SWAS) は、NASAの小型探査計画 (SMEX) ミッションの 1 つとして、1998 年 12 月 5 日に低地球軌道に打ち上げられました。この宇宙船のミッションは、巨大分子雲と暗黒雲コアをターゲットに観測することです。SWAS の焦点は、水(H ₂ O)、同位体水 (H ₂ ¹⁸ O)、同位体一酸化炭素( ¹³ CO)、分子酸素(O ₂ )、中性炭素(CI) の 5 つのスペクトル線です。

SWAS 衛星は、2005 年 6 月に NASA のディープ インパクトミッションのサポートに再利用されました。SWAS は、2005 年 8 月末まで彗星の水生成データを提供しました。

欧州宇宙機関は、 2009年にハーシェル宇宙望遠鏡（旧称遠赤外線サブミリ波望遠鏡、FIRST）として知られる宇宙ベースのミッションを開始した。ハーシェルは、これまで宇宙に打ち上げられた中で最大の鏡を展開し（2021年12月に近赤外線のジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡が打ち上げられるまで）、遠赤外線およびサブミリ波帯の放射を研究した。ハーシェルは、地球軌道ではなく、地球-太陽系の第2ラグランジュ点であるL ₂の周りのリサージュ軌道に入った。L ₂は地球から約150万km離れた場所にあり、ハーシェルをそこに配置することで、地球と太陽からの赤外線と可視光線による干渉が軽減された。ハーシェルのミッションは、主に銀河の起源と銀河の形成に焦点を当てていた。

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