1965 年、ジェームズ・エドワード・ガンがカリフォルニア工科大学の大学院に在学していたとき、彼は宇宙が最初に星で照らされた時期を知る方法を考え出しました。他の天文学者は、クエーサーとして知られる奇妙な電波源を、宇宙の始まりの 3 分の 2 という途方もない距離で発見しました。ガンと仲間の大学院生ブルース・ピーターソンは、これらのクエーサーからの光が中性水素の特徴を失っていることに気付きました。したがって、ガンとピーターソンは、それまでに星が形成されていたと主張した.
ガン・ピーターソン効果として知られる、星が誕生する前の時代からの中性水素の痕跡は、宇宙が誕生してちょうど 10 億年を過ぎた頃に燃え上がった遠方のクエーサーで、2001 年にようやく見られました。クエーサーの発見は、初期宇宙の不可解なタイムラインに重要な移行点を確立しました。クエーサーはスローン デジタル スカイ サーベイで発見されました。これは、ガン自身が主に設計および構築した天文機器を使用して作成された宇宙の前例のない完全かつ詳細なカタログです。
天文学者は通常、理論、観測、または機器製造の 3 つの道のいずれかを選択します。プリンストン大学天体物理学のユージーン・ヒギンズ名誉教授である 80 歳の Gunn は、銀河と銀河団に関するデータの収集 (とりわけ)、それらの構造がどのように形成され進化したかについての理論化 (とりわけ) の 3 つすべてを行ってきました。同時に、望遠鏡の機能を拡張するための機器の設計と構築を行っています。天文学への貢献により、クラフォード賞、天文学版ノーベル賞、マッカーサー フェローシップ、全米科学賞など、この分野でほぼすべての栄誉を獲得しています。
しかし、1980 年頃、ガンは観察と理論化をあきらめ、楽器に集中するようになりました。彼の才能と評判の天文学者にとって、その選択は奇妙でした:楽器製作者はあまり栄光を得られません.彼らは天文学者の 10% 未満を占めており、通常の学問的軌道には乗っていません。それにもかかわらず、この分野の進歩は、常に計装の進歩に大きく依存してきました。そしてここ数十年、宇宙の構造と組成に関する大きな疑問が、空の大きな部分を調査できる特殊なカメラと分光器を必要としてきた。ガンは答えを求めていました。楽器は必須条件でした。 .
それらは彼の本来の愛でもあります。大恐慌時代にテキサスで生まれた Gunn は、1 桁台の年月からメタルをカットしてきました。宇宙の進化を観察し、理論化することは、彼がずっとやりたかったこと、つまり物を作る前に、彼がどのように「拍車」を得たかに過ぎないと彼は言います。 「ドットの年から何かを作ることに興味がありました」と彼は私に言いました。
彼は、クエーサーとクラスターの調査、ハッブル宇宙望遠鏡、スローン デジタル スカイ サーベイ用のハードウェアを構築しました。これは、天文学で最も頻繁に使用されるデータ セットの 1 つを作成しました。彼は現在、彼がこれまでで最高の機器と考えているものに取り組んでいます。それは、宇宙全体の銀河、暗黒物質、および暗黒エネルギーの分布をマッピングするのに役立つ調査のために、日本の 8.2 メートルのすばる望遠鏡に設置される分光器です。
ガンは天文作家なら知っておくべき天文学者なので、30年近く取材を続けている。今回は、プリンストンの彼の地下オフィスで話をしました。デスクとベンチの間に 2 脚の椅子と、小さな電子機器でいっぱいの無数の小さな引き出しを備えたケースがあります。彼の人生と天文機器への愛についての私たちの会話は、明確にするために編集され、要約されています.
あなたのプリンストン大学の友人で同僚のジェレマイア・オストライカーは、あなたは「理論家、観察者、楽器製作者として、3 つの方向すべてに並外れた才能を持っているという点でユニークな[彼の帽子]」と言っています。彼は正しいですか?
珍しいと思いますよね。私の印象では、インストルメンテーションを行うほとんどの人は、そのように始めます。また、理論家として出発した人が、自分の能力に不満を感じたり、必要なデータの量に不満を感じたりして、オブザーバーになるのはよくあることです。そして概して、彼らがオブザーバーになると、彼らはもはやあまり理論を立てなくなります。
しかし、楽器奏者になることはよくありませんか?
問題は準備です。物理学では、人々はしばしば実験物理学者になるための訓練を受け、機器を操作します。天文学では、そうではありませんでした。天文学者は機器を使用する人でしたが、それらを構築した人はめったにいません。教授たちは手を汚しませんでした。
ピーターソンとの仕事に加えて、あなたに「拍車」を与えたもう 1 つの理論論文は、その著者にちなんで、ゴット、ガン、シュラム、ティンズリーとして知られていました。 Ostriker は、1974 年の論文が進化する宇宙のモデルのパラメーターを確立し、他の理論論文と同様に、今でも本質的に正しいと見なされていると述べました.
私たちがやろうとしていたのは、この宇宙の密度の問題に関するすべての証拠を集めることです.私たちは物質がどれだけあるかを分析しようとしていました — つまり、すべての星を合計してもゼロではありません — クラスター内の物質の割合とそれらの外側の物質の割合のバランスをとろうとしていました.そして、私たちが思いついた数字は、偶然にも、今日私たちが信じている数字とほぼ同じでした. 「偶然」ではありません。私たちは妥当な仕事をしたと思います.
その後まもなく、あなたは観測に転向し、一連の空の調査が始まりました。実際、観察者としてのあなたの仕事のほとんどは、個々のオブジェクトの観察ではなく調査に関係しています。なぜですか?
宇宙は基本的に統計的な獣です。したがって、宇宙のオブジェクトのクラスを理解するには、調査を行う必要があります。 1 つのクラスターを徹底的に研究すれば、それについて学ぶことになります。しかし、それがどのように形成されたかを学ぶつもりはありません。なぜなら、それがどのように形成されたかは、多くのものを形成していたより大きな統計シナリオの一部だったからです.銀河も同じですよね？すべての銀河は奇妙なものであり、それを詳細に理解しても、銀河について多くを知ることはできません.したがって、これらがどのように形成されるかを理解するには、統計の世界を理解する必要がありました。つまり、それは天文学の話です。
それで、あなたは調査を行うための機器を作り始めました:物の明るさと形のためのカメラ、それらの距離を意味する色のためのスペクトログラフ。楽器を作り始めたのはいつですか?
ああ、私は年のドットから何かを構築することに興味がありました。私の父は探査地球物理学者で、第二次世界大戦中、湾岸石油で石油を探していました。私たちは全国を放浪していましたが、維持しなければならない機械や、戦争のために部品を入手できない科学機器がありました。それで、車輪付きの機械工場であるこのトレーラーがありました。旋盤の使い方を 7 歳で学びました。天文学にとても興味があったので、本格的なアマチュア天文学者になり、望遠鏡などを作り始めました。その後、父が亡くなり、私が高校生になった後、トランジスタ化された電子ドライブを備えた8インチの写真用望遠鏡を作り、すべてのカメラを作り、実際に光学系を作りました.だから、最初から何かを作るつもりだったのです。
1960 年代に非常に遠くにあるクエーサーが発見された後、あなたはクエーサーの集団を研究したいと考えました。 (現在、それらは超大質量ブラック ホールを取り囲む発光物質であることが知られています。) それで 1970 年代に、発明されたばかりで、写真乾板よりもはるかに敏感に光を検出できる、CCD を備えた最も初期の天文機器の 1 つをあなたは構築しました。あなたが PFUEI (「pfooey」と発音) と呼んでいたその装置、Prime Focus Universal Extragalactic Instrument について話していただけますか?
PFUEI は面白い楽器でした。スペクトログラフまたはイメージャーのいずれかです。私たちは宇宙で最も初期のものを見つけたいと思っていました.そこで、PFUEI でクエーサー調査を開始しました。
PFUEI は大成功でした。しかし、クラスターの適切な調査を行うには、より大きなフィールドを持つより大きな機器が本当に必要だと思いました。そして、WFPC [「ウィフピック」と発音] の光学レイアウトについて、このアイデアを思いつきました。
ハッブル宇宙望遠鏡に搭載された広視野/惑星カメラです。どのように機能しましたか?
WFPC には、フィールドを 4 つの部分に分割するこのピラミッド ミラーがあります。したがって、4 つの CCD で空を見ることができ、4 倍の領域を取得できます。いいアイデアだと思ったので、NASAにこのプロトタイプの製作を提案しました。彼らがそれを買ったので、私たちは 4-Shooter を作りました。 4-Shooter をデザインしている間、PFUEI を使用していたと思います。同時に 2 つの楽器を作ろうとしたことはないと思います。
PFUEI と 4-Shooter の両方で行われたクエーサー調査では、100 近くのクエーサーが発見され、宇宙の歴史におけるクエーサーの興亡が確立されました。そして、銀河団の調査では、宇宙の始まりに近い銀河団が発見されました。宇宙学者は、そのような大きな構造がどのように初期に形成されたかを説明できなかったため、不快です。しかし、調査はあなたではなく同僚によって完了されました。なぜなら、あなたのパターンは、あなたが 1 つのものを構築するというものだったからです —
—しばらく使って、次のことを考えています。 [ハッブル] 宇宙望遠鏡が打ち上げられる前に、スローンの種はすでに配置されていました。テキサス・インスツルメンツの科学者であるモーリー・ブロークは、ブリーフケースにこれを入れて現れました。これは、これまでに構築された中で最大の CCD です。その時、私は本当にスローンのバグに気付きました。なぜなら、これがすべてをひっくり返してしまうことを知っていたからです.
あなたは、スローン用の広視野 CCD カメラと、一度に 640 スペクトルを取得できる分光器を設計および構築しました。スローンは最終的に、クラスター、クエーサー、銀河、星、小惑星など、300 万個の天体の画像とスペクトルを取得しました。その時間は有効に使えましたか?
人々は、スローンが何を発見したかを尋ねます。オブジェクトの新しいクラスは発見されませんでした。非常に驚くべきことは一つも見つかりませんでした。私たちが行ったことは、優れたデータと優れた統計を使って多くのことを明らかにしたことで、今日の宇宙がどのようなものかをよりよく理解できるようになりました.
あなたは現在、すばる望遠鏡による調査用の主焦点分光器を構築しています。なぜ PFS に取り組むことにしたのですか?
スローンの次のステップだったからだと思います。 PFS は非常に大きな望遠鏡に搭載されているため、他の調査よりも深く [空に] 入ることができます。宇宙のほとんどの星の歴史を見ることができます。また、すばるほど視野の広い望遠鏡は世界に例がありません。つまり、スローンは非常にうまくやったのですが、歴史の本をもう少し広く開いて、物事がどのようにして現在のようになったかを見てみたいと思います.
スバルはすでにサーベイカメラを持っていますよね — あなたがアドバイスした Hyper Suprime-Cam?なぜ分光器が必要なのですか?
Hyper Suprime-Cam イメージングから空のオブジェクトを選び出します — 銀河はその形から、クエーサーはその色から選び出します。次に、PFS でスペクトルを取得します。 2,400 本の [分光] ファイバーがあり、それぞれに小さな機械があり、直径約 8 mm の領域でファイバーを動かすことができます。そして、これらの機械は物体に繊維をつけることができます。そして、あなたは、まあ、それは私が望んでいる場所ではないと言います。そして、これには奇跡的に約1分かかります。そして、スペクトルを取ります。
これは、一度に 2,400 のスペクトルを意味します。本当に良いスペクトルですか?
ええと、それらが良いスペクトルであることを願っています。私たちはまだそこにいません。新しいものを発見するかどうか？知らない。宇宙が完成すれば、私たちは宇宙をよりよく理解できると思います。
理論と観察から機器構築へのこの切り替えには、代償が伴いませんか?スローンにフルタイムで参加した後、出版率はどうなりましたか?
ああ、それはタンクに入れました。
出版物は天文学者にとって領域のコインであるため、それを後悔していますか?
いいえ。科学的な取り組みをリードするのは楽しいですが、機器プロジェクトをリードするのも楽しいです。私は後者を行い、前者は行わないので、それが私のやりたいことだと思います。とにかく、私はそれをやっていてとても幸せです。他の人が良い仕事をすることができるような質の高い調査を行うために最善を尽くすことは、非常に満足のいくものであることがわかりました.そして、それは父親であることの問題です。そして、自分が下した選択にまったく不満はありません.
美学はこれらすべてに何らかの役割を果たしていますか?
ああ、それは大きな役割を果たしています。私は美しいもの、小さな美しいものが好きです。そして、楽器は、配線方法、制御方法、光学系の仕組みなど、すべてが美しいものです。醜いものはうまく機能しません。それは、楽器が物理的に構築される方法です。データの出し方です。それがソフトウェアの仕組みです。そして、宇宙自体は信じられないほど美しいです。多くの人は、物事を分析すると美しさが失われると考えていると思います。そして、そうではありません。まったくそうではありません。科学者が物事を理解するという意味で、基礎物理学からのつながりの連鎖を理解するという意味で、理解されることは確かに美しいことです。美しいです。
最後の質問:あなたは 80 歳です。PFS を開始したとき、すでに定年を過ぎていませんでしたか?
いいえ、私は過去ではありませんでしたが、私はそれに近づいていました.
しかし、あなたは退職が遅れました。
早期退職しました。私は 75 歳でした。この大学の定年は正式には 68 歳ですが、誰も気にしません。役に立たなくなったら辞めます。それはまだ実現していないと思います。
