200万個の微細鏡、天文学のレーザ技術で光形成に役立つ

November, 17, 2025, Edinburgh--ヘリオットワット大学(Heriot-Watt University)の科学者たちは、光のスペクトルを正確に操作するレーザ技術を大幅に進歩させた。

研究チームのアプローチは、レーザを使用して遠くの星からの光の波長を測定する天文学にとって重要な新しいツールとなる可能性がある。

工学物理科学部のチームは、天文学者向けにレーザ周波数コームを開発している。チームは、天文学者にとって精密な波長マーカーとして機能する何千もの個別の「コーム」を制御する方法を示した。

チームの技術は、遠くの星を周回する地球のような惑星の探索に使用される望遠鏡の分光器の性能を向上させる可能性がある。

星の光の変化を測定する定規
レーザ周波数のコームは光の超高精度定規として機能し、各櫛の歯は、天文学者が星の光の波長の小さなシフトを測定するために使用できる定規の縮尺の1つの分割に似ている。

これらのシフトは、軌道を回る惑星の存在を明らかにすることができるが、地球サイズの惑星としては非常に小さいため、望遠鏡機器の小さな不安定性の中で簡単に失われる可能性がある。

新しいシステムにより、研究者はコームによって生成される光をはるかに細かく制御できるようになる。ヘリオット・ワットのチームは、200万枚の顕微鏡のアレイを使用して、10,000の個々のレーザ周波数(櫛の「歯」)を幅広い色にわたって微調整できるようになった。

ヘリオット・ワット工学物理科学部のDerryck Reid教授は、「これは、天文学者が依存する波長定規をより明確で均一にすることである。

「キャリブレーションが安定して正確であればあるほど、小さな惑星、おそらくわれわれのような惑星を検出できる可能性が高くなる。

「われわれは200万枚のミラーのグリッドを使用している。各ミラーは赤血球と同サイズ(0.008mm)である。

「各コームの歯をミラーの固有のグループにマッピングする方法を考案することで、レーザスペクトル内のすべてのコームの歯を同じ強度にし、コームのキャリブレーション精度を低下させるバラツキを取り除くことができる。

「ミリメートル単位で長さが10メートルの錆びた古い巻尺を見つけたところを想像してみる。

「非常に薄い部門もあれば、太すぎて大胆すぎる部門もある。われわれのテクニックは、各部門を元の明瞭さに戻すようなものである。」

アップグレードされたシステムは、南半球最大の光学望遠鏡の1つである南部アフリカ大型望遠鏡で間もなくテストされる予定である。

地球上の光学技術を変革
天文学は依然として当面の応用ですが、この技術はテレコム、量子コンピューティング、精密測定の進歩もサポートする可能性がある。

Reid教授はさらに、「レーザ周波数コームは、光の測定方法を変えた。この新しい制御はわれわれを新たな一歩前進させ、最終的には宇宙に対する理解を広げ、将来の光学技術を形作る可能性がある」と付け加えている。