イタリア人天体物理学者、アムンゼン・スコット基地で宇宙マイクロ波背景放射の極めて重要な研究を遂行

イタリア出身の天体物理学者ソフィア・ファティゴーニ博士は、南極点に位置するアムンゼン・スコット基地において、宇宙マイクロ波背景放射（CMB）に関する極めて重要な研究に取り組んでいます。この観測拠点では、風冷効果を考慮すると、気温が氷点下50度にまで低下することは日常茶飯事です。基地は海抜2835メートルの高地にあり、南極氷床の上に築かれています。この基地の名称は、1911年と1912年に南極点に到達した探検家たちに敬意を表して名付けられました。

この地の極限的な環境、すなわち極度の寒さと人里離れた立地条件は、空気の汚染を最小限に抑え、湿度がほぼゼロという理想的な条件を提供します。これは天体物理学的な観測を行う上で、まさにうってつけの環境です。ファティゴーニ博士が現在注力しているのは、BICEPアレイ望遠鏡プロジェクトです。このプロジェクトの究極の目的は、CMBに刻み込まれた初期重力波の痕跡を検出することにあります。宇宙論モデルによれば、これらの波はビッグバン直後の宇宙のインフレーション期に発生したとされています。

CMBの偏光パターン、特にBモードの検出が成功すれば、インフレーション理論に対する直接的な実験的裏付けとなるでしょう。宇宙マイクロ波背景放射、すなわち「残光」は、ビッグバンから約38万年後の「最後の散乱」の時代にまで遡る残留熱です。この放射のスペクトルは、絶対温度2.725ケルビンという黒体放射の特性を示しています。

BICEPアレイ計画は、過去の実験シリーズの延長線上にあります。これには2006年から2008年にかけて実施されたBICEP1、そして2010年から2012年のBICEP2が含まれます。現在のBICEPアレイは4基の極低温望遠鏡で構成されており、そのうちの最初の望遠鏡は2019年にデータ収集を開始し、2番目の望遠鏡は2022年に稼働を開始しました。これらの機器は、CMBの偏光を高精度で測定することを目指しており、特に初期重力波の信号を、過去にBICEP2のデータ解析に影響を与えた銀河塵などのノイズから分離することが求められています。

米国科学財団（NSF）がアメリカ南極プログラム（USAP）の一環として運営するこの基地での生活は、半年間の極夜と半年間の白夜が繰り返され、その環境は火星の状況を彷彿とさせます。基地は夏季には最大150名、冬季には約50名の滞在が想定されており、後者は2月中旬から10月末まで完全な孤立状態に置かれます。さらに、氷床が年間約10メートル移動するため、地理的な南極点のマーカーは毎年再設定が必要です。アイスキューブニュートリノ観測所のような他の施設も利用するこの場所の特異性は、天体物理学研究にとってかけがえのない価値を持っています。

ソフィア・ファティゴーニ博士とその同僚たちが進める研究は、宇宙の最も初期の瞬間に光を当てることを目指しており、その意義は計り知れません。重力波によって引き起こされるBモードがもし検出されれば、インフレーションモデルは単なる仮説から、実証された科学的事実へと昇華し、宇宙論の新たな時代の幕開けを告げることになるでしょう。