なぜ地上にガンマ線・X線望遠鏡がないのか

概要

地上でガンマ線やX線を観測する望遠鏡は、宇宙からの高エネルギー光子を検出するために設計されていますが、実際には地上に多くは存在しません。その主な理由を解説します。

地球の大気はさまざまなガスや分子で構成されており、ガンマ線やX線をほぼ完全に吸収します。光子のエネルギーが高いほど、吸収率は上がります。そのため、宇宙から来る多くのガンマ線や高エネルギーX線は地表に到達せず、地上望遠鏡では検出が困難です。

地球は宇宙線や地殻中の放射性元素、人工放射源などから常に背景放射を受けています。このノイズが微弱な天体からのガンマ線・X線信号と混ざり、信号と雑音を分離するのが難しくなります。

大気の存在下で高感度に観測できるガンマ線・X線望遠鏡を作るには、特殊な検出器やシールド材が必要です。背景放射を遮蔽し、微弱な光子を捕捉するための高度な技術開発が求められ、コストと技術的ハードルが高くなります。

大気吸収の影響を減らすために、山岳地や気球など高高度に設置された観測所がいくつかあります。これにより感度は向上しますが、完全に大気の影響を排除できるわけではありません。

上記の制約から、現在はChandra X線天文台やFermi ガンマ線宇宙望遠鏡といった宇宙空間に設置された観測装置が主に利用されています。宇宙望遠鏡は大気の外にあるため、吸収や背景放射の問題なく高エネルギー放射を直接観測できます。