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透明マントが現実味を帯びてきた?

Posted by moonrainbow on 03.2020 科学   0 comments   0 trackback
新たなる光学迷彩技術で簡単に身を隠すことができる素材が開発される(カナダ)

マント

自然や人工物のパターンを模倣して見えにくくする一般的な迷彩模様とは違い、身にまとうと完全に透明になってしまう光学迷彩です

 これを彷彿とさせる発明はこれまでにもあったが、マントに映像を投影してそれっぽく見せているだけだったりとコレジャナイ感があるのはどうしても否めなかったが、いよいよ本物の光学迷彩が誕生していたようです。

 カナダの迷彩企業ハイパーステルス・バイオテクノロジー社が開発した「クアンタム・ステルス(Quantum Stealth」という技術です。 紙のように薄く、安価で、しかも迷彩効果を発揮するために電力も必要ないのです。それでも背後にあるものを見事に透明に消し去ってくれます


Invisibility cloak' that could hide tanks and troops looks closer to reality



可視光以外からも対象を隠蔽
 
クアンタム・ステルスは光を曲げて、遠くにあるか、すぐ側にあるもの以外を見えなくしてしまいます。

 だから、それを持っている人の手や後ろを動く人の姿などはぼんやりと浮かんで見えます。だが、それがまた攻殻機動隊の光学迷彩っぽくてクールです。

 また中間・近紫外線から赤外線までの光も曲げます。解像度の低いカメラは可視光ではない光を捉えているので、そのステルス効果はカメラ越しに見たときの方がよりはっきりしたものになるらしいのです。

 開発が始まったのは2010年のこと。それ以来ハイパーステルス社は軍関連組織と共同で開発を進め、最近ではこれに関連して4つの特許が申請されています


マント1
image by:youtube

スネルの法則
 
詳しい仕組みは公表されていないが、原理自体はごく単純で「スネルの法則(屈折の法則)」を利用したものです。

 その効果は自分でもすぐ確認できます。コップに水を入れて、その中にスプーンを入れてみればいいのです。スプーンは曲がって見えるでしょう。同様にプールも光が屈折するために、実際よりも浅く見えます。
 
 光がある物体から別の物体に進入すると進行方向が変化しますが、どれだけ変化するかは素材によってそれぞれ異なっています。
 
 だから、ある素材の屈折率を熟知していれば、クアンタム・ステルスのように盲点を作り出すことが原理上は可能になるというわけです


マント2
image by:youtube

 薄いから扱いやすく、しかも安価ということであれば、まずは軍事関連で普及していき、その先は我々民間人の手に届くものとなるでしょう

2019年10月24日
カラパイアより

銀河の「電波指紋認証」

Posted by moonrainbow on 22.2019 科学   0 comments   0 trackback
銀河の「電波指紋認証」の試み

3つの銀河に対する波長3mm帯のスペクトル
3つの銀河に対する波長3mm帯(周波数84~116GHz)のスペクトル。(左から)NGC 253、IC 342、NGC 1068のスぺクトル。黄色で示した鋭いピークとして見えている部分がそれぞれの分子スペクトルに対応、右側が主な分子名(提供:リリースより一部改変。各銀河の画像提供元:NGC 1068: NASA, ESA & A. van der Hoeven/NGC 253: VISTA (Credit: ESO/J. Emerson/VISTA)/IC 342: Sedona Stargazer Observatory (Credit: Stephen Leshin))

野辺山45m電波望遠鏡による観測から、活動銀河核を持つ銀河とスターバースト銀河それぞれの中心領域周辺に存在する分子のカタログが作成された。物理状態の違いなどを探るうえで基礎的なデータとなる結果で、銀河を見分ける「電波指紋認証」の手法確立につながると期待される

宇宙に存在する様々なタイプの銀河のうち、莫大なエネルギーを放射する「活動銀河核(Active Galactic Nucleus; AGN)」を持つ銀河は、銀河中心の超大質量ブラックホールの活動によって強烈な電磁波を放射し明るく輝いている。また、「スターバースト(爆発的星生成)銀河」と呼ばれるタイプの銀河では、太陽の8倍程度以上の質量をもつ大質量星が短期間に大量に誕生し、その星々によって明るく輝いている。

異なる物理現象をエネルギー源として明るく光っているこれら2つのタイプの銀河の間に関連性があるかどうかは、まだよくわかっていない。その原因の一つは、中心の銀河核領域にガスや塵といった星間物質が多く存在しているため、可視光線で内部を見通すことができないからだ。中心核付近に存在する分子ガスが発する電波(分子スペクトル線)を観測すれば、AGNやスターバースト銀河の中心部で起こっている現象に迫ることができると期待される。

日本大学の高野秀路さんたちの研究グループは、AGNを持つ銀河である、くじら座のNGC 1068(M77)と、典型的なスターバースト銀河である、ちょうこくしつ座のNGC 253、きりん座のIC 342という3つの渦巻銀河について、野辺山宇宙電波観測所の45m電波望遠鏡を用いて約500時間に及ぶ観測を行った。観測は、波長3mm帯(周波数84~116GHz)で周波数方向に連続的にデータを取得し、そこに含まれる分子スペクトル線を網羅的にとらえる「ラインサーベイ」と呼ばれる手法で実施された。

観測の結果、NGC 1068で25本、NGC 253で34本、IC 342で31本の分子および水素原子スペクトル線が検出された。NGC 1068とNGC 253については、この周波数帯の観測としてはこれまでで最も空間分解能の高いデータが得られている。また、IC 342についてこのようなラインサーベイ観測が行われたのは、世界初の成果となる。

スペクトル線を詳細に解析したところ、これまで見つかっていなかった分子が検出されたほか、炭素原子と窒素原子が結合したCNを含むシアン化水素などの分子が、AGNを持つNGC 1068ではスターバースト銀河であるNGC 253やIC 342などに比べて多く存在する傾向が明らかになった。一方、少し複雑な分子であるメチルアセチレンは、NGC 1068では全く検出されなかったが、NGC 253とIC 342でははっきりと検出されるという違いも見られた


3つの銀河で比較したグラフ
今回のラインサーベイ観測で検出された23種類の分子の柱密度を3つの銀河で比較したグラフ。赤がNGC 1068(AGN)、青がNGC 253、黄がIC 342(ともにスターバースト銀河)を表す。シアン化水素など(橙色の枠で示した分子)はNGC 1068で高い値を示し、メチルアセチレン(水色の枠で示した分子)はスターバースト銀河で高くなっていることがわかる(提供:リリースより)

この観測結果は次のような状況の違いを反映していると考えられる。AGNでは中心の超大質量ブラックホール周辺からの激しいエネルギー放射のため、銀河核付近では複雑な分子が壊されてしまい、存在しにくい環境となっている。一方、スターバースト銀河では星の生成に伴って化学反応が進行し、より複雑な分子が生成され得る、というものだ。つまり、これらの分子はそれぞれのタイプの銀河の物理状態と密接に関係している可能性が高く、今後各タイプの銀河を見分ける指標となる分子であると期待される。

こうした傾向が他の銀河でも見られるかどうか、今後同様の観測研究を他の銀河でも進めていくことが、濃いガスの中に隠された超大質量ブラックホールの存在を明らかにする「電波指紋認証」の手法確立につながるだろう.


2019年12月18日
AstroArtsより

NASAの系外惑星探査衛星「TESS」が1年かけて南天全体を観測

Posted by moonrainbow on 20.2019 科学   0 comments   0 trackback
208枚の画像から作られたパノラマ画像

系外惑星探査衛星「TESS」の想像図
系外惑星探査衛星「TESS」の想像図(Credit: NASA’s Goddard Space Flight Center)

2018年7月から観測を開始したNASAの系外惑星探査衛星「TESS」。今回、TESSによって撮影された南天のパノラマ画像が公開されました

■太陽系に比較的近い系外惑星を2年かけて全天から捜索

TESSが撮影した画像から作成された南天のパノラマ
TESSが撮影した画像から作成された南天のパノラマ(Credit: NASA/MIT/TESS)

こちらが今回公開された南天のパノラマ画像。TESSによって撮影された208枚の画像をもとに作成されました。画像の上から下にかけて、左に湾曲しながら伸びている天の川がはっきりと写っているのがわかります。

画像の上にはオリオン座(Orion)、右にはくじら座(Cetus)、下にはいて座(Sagittarius)やさそり座(Scorpius)の一部、左にはうみへび座(Hydra)といった、日本からでも見える星座が周辺部分に写っています。

いっぽう、中央付近に目立って見える大マゼラン雲をはじめ、画像の内側には日本からは見えない星々も写っています


パノラマに星座の形と名前を付したもの
パノラマに星座の形と名前を付したもの(Credit: NASA/MIT/TESS and Ethan Kruse (USRA))

TESSの主な任務は、恒星の明るさがわずかに変化する様子をキャッチすることで、太陽に比較的近い恒星を周回する太陽系外惑星を発見することにあります。画像の範囲にはTESSの観測によって発見された29の系外惑星と、1000を超える系外惑星候補が存在しています。

また、主な任務ではないものの、がか座ベータ星を周回する太陽系外彗星、遠方の銀河で恒星がブラックホールに引き裂かれた様子や幾つかの超新星爆発なども、この範囲内でTESSによって観測されています。

TESSには16個のCCDセンサーから構成されるカメラが合計4台搭載されていて、13のセクター(領域)に区切られた空のうち、1つのセクターを27日間に渡り観測し続けます。あるセクターを観測したら次のセクターを同じように観測し、その次も……といったようにセクターを変えながら観測することで、TESSは画像のようにおよそ1年かけて南天のほぼ全体を観測し終えました。

現在は北天に対して同様の観測を続けているTESSのデータは、2021年打ち上げ予定の「ジェイムズ・ウェッブ」宇宙望遠鏡が観測を実施する系外惑星の絞り込みなどにも利用される予定です


13のセクターを切り替えながら撮影した様子を示したアニメーション
13のセクターを切り替えながら撮影した様子を示したアニメーション(Credit: NASA/MIT/TESS)

Dive Into TESS's Southern Sky Panorama



Image: NASA/MIT/TESS and Ethan Kruse (USRA)

2019/11/8
Soraeより

「生物蛍光」で地球外生命探査

Posted by moonrainbow on 21.2019 科学   0 comments   0 trackback
地球外生命探査の新たな手法は「生物蛍光」に着目

フレアに負けず輝く惑星
フレアに負けず輝く惑星がどこかにあるのかもしれない

コーネル大学は2019年8月13日、生物が放つ光を利用した地球外生命探査の手法について検討したJack O’Malley-James氏らの研究成果を発表しました。研究内容は論文にまとめられ、同日付で公開されています

■サンゴの生物蛍光に着目

地球のサンゴは、紫外線や青色光を受けると光を発する蛍光タンパク質を持っています。これは生物にとって有害な紫外線を害のない光に変換する仕組みであると同時に、サンゴの生育に必要な藻類を招き寄せる効果ももたらします。このような仕組みは生物蛍光(biofluorescence)と呼ばれています

今回O’Malley-James氏らは、「紫外線に反応して蛍光を発する」というサンゴの特性に注目しました。もしも地球以外の天体、たとえば太陽系外惑星にもサンゴのような「紫外線を無害な波長に変換して発光する」生物が存在していた場合、その光を地球外生命体の探査に活用できるのではないかと考えたのです

光を発するサンゴの例
蛍光タンパク質によって光を発するサンゴの例

■M型星のフレアが系外惑星を蛍光で輝かせるかもしれない

系外惑星は、太陽(G型の恒星)よりも小さなM型の恒星の周囲で数多く発見されています。M型星のハビタブルゾーンに位置する系外惑星もたくさん見つかっていますが、M型星は活発な活動で知られており、地球型の生物にとって危険な強いフレアもひんぱんに発生していると見られています

O’Malley-James氏らは、このような環境に置かれている系外惑星でこそ、生物蛍光をキャッチできるのではないかと見ています。主星であるM型星から放たれた紫外線に反応して発せられた蛍光を、地上や宇宙の望遠鏡でキャッチしようというわけです。シミュレーションの結果、仮に系外惑星全体に効率良く生物蛍光を行える生物が広がっていて、光をさえぎる雲がなかった場合、生物蛍光による光は地球から検出できるだろうと結論付けています

研究チームが期待しているのは、現在南米のチリなどで建設されている次世代の超大型望遠鏡です。今後10年から20年の間に登場するこれらの望遠鏡は系外惑星のかすかな光をキャッチする能力も持つことから、生物蛍光による光を捉えられる可能性があるとしています

なお、O’Malley-James氏は地球外生命探査の手法として、地球の植物にみられる近赤外線反射率の急激な変化(レッドエッジ)を利用する方法も提案しています。これらの手法によって地球外生命体が見つかる日が来るとすれば、そう遠くはないのかもしれません

2019/8/14
Soraeより

Image Credit: Wendy Kenigsberg/Matt Fondeur/Cornell University
http://news.cornell.edu/stories/2019/08/fluorescent-glow-may-reveal-hidden-life-cosmos

観測装置「システィーナ(SISTINE「Suborbital Imaging Spectrograph for Transition region Irradiance from Nearby Exoplanet host stars」)」

Posted by moonrainbow on 19.2019 科学   0 comments   0 trackback
たった5分間の観測データが、地球外生命探査の行方を大きく左右するかも

生命が誕生する前の地球の想像図
生命が誕生する前の地球の想像図

NASAは2019年8月2日、コロラド大学ボルダー校のKevin France氏らが計画している新しい観測手法と、その意義を紹介するリリースを公開しました

■その酸素、本当に生命由来?

地球以外の天体で生命を探すにあたっては、酸素の存在が重要な指標になるとされています。現時点では探査機を送り込むことができない太陽系外惑星においては、生命活動によって大気中に蓄積された酸素を検出できるかどうかが一つの鍵になります

ところが、大気中に酸素が見つかったとしても、それが必ずしも生命の存在を意味するとは限りません。特に注意すべきはM型の恒星を周回する系外惑星です

M型の恒星は天の川銀河に存在する恒星の4分の3を占めるメジャーな存在で、多くの系外惑星がM型星で見つかっています。M型星は太陽(G型星)より小さいものの恒星としては活発で、強い紫外線を放出することがあります

France氏らのチームによるシミュレーションでは、M型星を周回する初期の地球のような系外惑星の大気に二酸化炭素が含まれていた場合、強い紫外線によって二酸化炭素から炭素原子が取り除かれて、酸素分子が残されます。そのため、系外惑星の大気に酸素が見つかったとしても、それが主星の強い紫外線によって作り出されたものではないと判断されない限り、生命の兆候とみなすことはできないのです

■恒星の性質を見透かす観測装置「システィーナ」

France氏らが計画しているのは、系外惑星が周回する主星を紫外線で観測すること。特に、無生物的なプロセスで酸素を生成し得る波長100~160nmの遠紫外線や、生命にとって危険なフレアの発生状況を観測することで、主星がどのような活動をしているのかを確かめるとともに、系外惑星の大気に含まれる酸素が示す意味を解釈する上での助けとするのが目的です

観測に使用されるのは、今回新たに開発された「SISTINE」という装置。これは「Suborbital Imaging Spectrograph for Transition region Irradiance from Nearby Exoplanet host stars」の略で、有名なローマのシスティーナ礼拝堂(英:Sistine Chapel)と同じ綴りです

SISTINEは科学観測などに用いられるサウンディングロケット「ブラック・ブラントIX」で打ち上げられます。地球を周回する軌道には乗らず、高度約280kmの上空から”5分間”だけ、地球から4.37光年先にある恒星「アルファ・ケンタウリA」と「同B」を紫外線で観測することになっています

アルファ・ケンタウリ周辺の星空
可視光で撮影されたアルファ・ケンタウリ周辺の星空(背景)と、X線で撮影されたアルファ・ケンタウリAおよびBのクローズアップ(挿入)(Credit: Zdenek Bardon/NASA/CXC/Univ. of Colorado/T. Ayres et al.)

アルファ・ケンタウリの観測は2020年に実施される予定ですが、これに先立ち、SISTINEの調整を目的としたはくちょう座の惑星状星雲「NGC 6826」の観測が今月中にも実施されます

SISTINEによるわずか5分間の観測が、将来の地球外生命探査の行方を大きく左右することになるかもしれません

Image Credit: NASA/GSFC/F. Reddy

2019/8/6
Soraeより
 

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