🔭Origins & Evolution

天文学者 · バビロニアの粘土板から宇宙望遠鏡まで、宇宙を測り続ける科学者。今もデータの中のどの揺らぎが発見なのかを見極めている。

天文学の歴史は科学の中でも異例である。その原材料 — ある夜、空のどこに光があったかという丹念な記録 — は決して古びない。プトレマイオスは8世紀も前のバビロニアの日食記録を使い、エドモンド・ハレーはプトレマイオスの記録から恒星が動くことを示し、今日の天文学者は19世紀の乾板を使って恒星がどう動いたかを見る。どの世代の丹念な記録も、次の世代の実験材料になる。

3000年の間に変わったのは活動そのものより問いの方だった。空はまず王のための暦と予兆の書として始まり、ギリシャ人にとっては幾何学の問題となり、ニュートン以後は物理学の問題となり、そして19世紀に分光学と写真術が到来してからは、地上のどんな実験も届かない極限物理の実験室となった。それぞれの転換は、天文学者が何者で誰に雇われるかを作り替えた。

Where it began

紀元前1200年頃〜700年頃バビロンと商(殷)王朝の中国

商王朝の占い師たちは紀元前1200年頃、安陽で日食の記録を甲骨に刻み、バビロニアの神殿学者たち — 『エヌマ・アヌ・エンリル』の書記たち — は紀元前8世紀までに空の系統的な夜毎の日誌をつけ始め、約700年にわたり続けた。プトレマイオスは後に、ナボナッサル王の時代である紀元前747年にまで遡るバビロニアの日食記録に自らの天文学の基礎を置いた。天文学は、現役のデータが古代世界のそこまで深くまで届く唯一の現代科学である。

Timeline

紀元前747年頃バビロンの夜毎の日誌が始まる

バビロニアの書記たちは、月と惑星の毎夜の位置に加え、天候、川の水位、市場の物価まで記す系統的な天文日誌を書き始め、それは約7世紀続いた — 史上最長不断の科学観測記録である。この記録から彼らは18年のサロス周期を用いて日食を予測することを学び、プトレマイオスは紀元前747年以降の彼らの日食観測に自らの天文学を結びつけた。

紀元前129年頃ヒッパルコスが星表を作る

ロドス島でヒッパルコスは、今日も使われる6段階の等級尺度で位置と明るさを記した約850個の星の星表を完成させた。自らの測定を1世紀以上前のギリシャとバビロニアの記録と比較することで、彼は歳差 — 地球の地軸が約2万6000年かけて空をゆっくり円錐状に動く現象 — を発見した。人の一生ではわずか1度程度の効果である。

964年アル=スーフィーの『恒星の書』

イスファハーンとシーラーズのブワイフ朝宮廷で働いていたペルシャの天文学者アブド・アル=ラフマーン・アル=スーフィーは、独自の等級推定とアラビアの星に関する伝承を加えてプトレマイオスの星表を批判的に改訂して出版した。この書にはアンドロメダ銀河の現存最古の記録があり、「小さな雲」として描かれている — その真の正体が明らかになるのは1920年代を待たねばならなかった。

1543年コペルニクスが地球を動かす

ニュルンベルクで印刷された『天球の回転について』は太陽を中心に据え、地球を一惑星とした。友人たちの証言によれば、印刷された最初の一冊がフロンボルクのコペルニクスの元に届いたのは、彼が亡くなった1543年5月24日その日だったという。この書の本当の革命は、その後70年をかけてティコ、ケプラー、ガリレオの手によって展開された。

1610年ガリレオが望遠鏡の空を公表する

1610年3月、ガリレオの『星界の報告』は、1月以来改良した望遠鏡が示したものを報告した — 月面の山々、無数の星に分解される天の川、そして木星を巡る4つの月、すなわち地球以外の何かを明らかに周回する天体である。彼はこれらをフィレンツェの支配一族にちなんで「メディチ星」と名づけ、数か月のうちにメディチ家の宮廷での地位を得た。

1838年ベッセルが恒星までの距離を測る

ケーニヒスベルクでフリードリヒ・ベッセルは恒星はくちょう座61番星の年周視差を測定した — 約3分の1秒角で、およそ10光年の距離を示した。トーマス・ヘンダーソンとヴィルヘルム・シュトルーヴェにほぼ先を越されかけたこの測定は、恒星までの距離が測定できるかどうかをめぐる2000年来の論争に終止符を打った。

1912年リービットの法則が宇宙の物差しを生む

小マゼラン雲の写真乾板から、ハーバードの「計算手」ヘンリエッタ・スワン・リービットは、セファイド変光星の脈動周期がその真の明るさを明らかにすることを示し、セファイドを距離の指標に変えた。ハッブルのものを含め、以後測定されたあらゆる宇宙の距離は、天文台長の名で発表された3ページの回報に基づいている。

1929年宇宙は膨張している

ウィルソン山の100インチ望遠鏡、主にヴェスト・スライファーとミルトン・ヒューメイソンが測定した赤方偏移、そしてリービットの法則による距離を用いて、エドウィン・ハッブルは銀河が距離に比例した速度で後退することを示した。ジョルジュ・ルメートルは1927年、ベルギーのフランス語学術誌で理論的に同じ法則を導いていた。2018年にIAUはこれを「ハッブル=ルメートルの法則」と改称する投票を行った。

1967年ベル・バーネルがパルサーを発見する

1967年11月28日、ケンブリッジの博士課程学生ジョスリン・ベル・バーネルは、電波サーベイのチャート紙に繰り返し現れる4分の1インチほどの「乱れ」が、1.337秒ごとに脈動する天体 — 初めて発見されたパルサー、回転する中性子星であることを確認した。この発見に対する1974年のノーベル賞は指導教員のアントニー・ヒューイッシュに贈られ、この選考は今も議論され続けている。

1995年別の恒星を巡る惑星

1995年10月6日、フィレンツェでの学会で、ミシェル・マイヨールとディディエ・ケローは、フランスのオート=プロヴァンス天文台で恒星のわずかな揺れから検出した、木星質量で4.2日周期で主星を巡るペガスス座51番星bを発表した。5000個を超える系外惑星がこれに続き、2人は2019年のノーベル物理学賞を共同受賞した。

The eras

A manuscript page of Ptolemy's Almagest, the astronomy textbook that dominated for fourteen centuries.
Ptolemy · Public domain · Wikimedia Commons
紀元前3000年頃〜西暦500年

神官、暦、そして最初の星表

エジプトの時刻神官は神殿儀礼の時刻を計るために星の出を追い、バビロニアの書記は予兆観測を数学的予測へと変え、中国の宮廷天文官は皇帝のために日食や「客星」を記録し、ヒッパルコスからプトレマイオスに至るギリシャの幾何学者たちは計算可能な宇宙のモデルを構築した。紀元150年頃、ローマ支配下のアレクサンドリアで書かれたプトレマイオスの『アルマゲスト』は、この全継承を14世紀にわたり天文学を支配する教科書に凝縮した。

The excavated underground arc of the great meridian instrument at Ulugh Beg's Samarkand observatory.
Victoria · CC BY-SA 4.0 · Wikimedia Commons
500年〜1600年

イスラムの天文台とコペルニクスの転回

ヨーロッパの天文学が眠っている間、バグダード、マラーゲ、サマルカンドの天文台はプトレマイオスを検証し洗練させた — アル=バッターニーは彼の太陽のパラメータを精密化し、アル=スーフィーは彼の星表を再検証し、ウルグ・ベクのチームは1000を超える位置を新たに測定した。アルデバラン、ベテルギウス、ベガといった星名は今もこの時代のアラビア語を残す。コペルニクスはマラーゲで開発されたものを含む数学的手法を受け継ぎ、1543年にそれを使って地球そのものを動かした。

Galileo's 1610 Sidereus Nuncius, the first published telescopic observations of the sky.
Galileo Galilei · Public domain · Wikimedia Commons
1600年〜1800年

望遠鏡が問いを変える

ガリレオの望遠鏡は空を光の模様ではなく風景のある場所に変え、ケプラーの法則は惑星の表を物理学に変え、1687年のニュートンの『プリンキピア』は両者を一挙に説明した。パリ(1667年)とグリニッジ(1675年)の国立天文台は、経度と時刻を確定するため天文学者を国家の給与制度に組み込み、1781年にはイングランドに住むハノーファー出身の音楽家ウィリアム・ハーシェルが、自宅の庭から天王星を発見して太陽系の既知の大きさを倍にした。

The women computers of Harvard College Observatory at work on photographic plates of the sky.
Unknown author Unknown author · Public domain · Wikimedia Commons
1800年〜1950年

天体物理学の誕生

1859年以後の分光学は星の光からその化学組成を読み取ることを可能にし — ヘリウムは地球上で単離される数十年前の1868年に太陽の中で発見された — 写真術は望遠鏡が一晩中光をガラスに蓄積することを可能にした。ハーバードでは、約35万個の星を分類したアニー・ジャンプ・キャノンやヘンリエッタ・リービットら女性「計算手」たちがこれらの乾板を分類と距離測定の道具に変え、1920年代にハッブルはそれを用いて他の銀河と宇宙膨張を発見した。

The gold-coated segmented mirror of the James Webb Space Telescope during ground testing.
NASA · Public domain · Wikimedia Commons
1950年〜現在

見えない宇宙

1932年にベル研究所の技術者カール・ジャンスキーが偶然に始めた電波天文学は、光学以外の最初の窓を開き、続いてX線、赤外線、大気の外に出た宇宙望遠鏡が加わった。それぞれの新しい窓は、クエーサーやパルサーから宇宙マイクロ波背景放射まで、想像もしなかった天体を明らかにした。2015年以降、重力波検出器は光ですらないまったく新しいチャンネルを加え、機械が走査するサーベイは今や一夜でかつての一生分の発見を見つけている。

What this job replaced

Neighbouring trades that no longer exist — absorbed, automated or regulated away.

宮廷占星術師

紀元前1600年頃〜1800年代

記録された歴史のほとんどの期間、占星術を行うことが天文学者の実際の稼ぎ口だった。バビロニアの学者は王のために空を読み、中国の欽天監は清朝に至るまで皇帝のために予兆を解釈し、惑星の真の軌道を発見したヨハネス・ケプラーは宮廷占星術師として自らの物理学研究の資金を稼ぎ、占星術は賢い母を養う愚かな娘だと書き残した。ヨーロッパの天文学は18世紀のうちにこの役割を捨て、大学とアカデミーが給与を引き継いだ。

人間計算手

1767年〜1960年代

1767年創設の英国の『航海暦』は分散したフリーランスの人間計算手のネットワークによって計算され、ハーバード大学天文台は1879年から女性を雇い、時給25〜30セント程度でガラス乾板上の星を測定・分類させた。キャサリン・ジョンソンで有名になったNASAの計算チームは、この職業を宇宙時代へと引き継いだ。電子計算機は一世代のうちにこの職名を消し去ったが、その言葉自体は今もあらゆる机の上に残る。

時刻売り

1836年〜1940年

無線信号以前、天文台は時刻の出所だった。グリニッジは1833年から公共の時報球を落とし、テムズ川の船が時計を合わせられるようにした。ベルヴィル一家はこれを商売にした — ジョン・ベルヴィル、後にその娘ルースは、アーノルドと呼ばれる懐中時計をグリニッジからロンドンの契約者の元へ毎週運び、時刻そのものを売った。ルース・ベルヴィルは1940年、80代になってもなお巡回を続けており、電話の時報サービスがようやくこの商売に終止符を打った。

Trades that vanished →

天文学は王家の後援も、占星術による収入も、接眼レンズも失いながら生き延び、新しい技術をただの大きな光のバケツとして次々に吸収してきた。バビロニアの書記の粘土日誌からサーベイ望遠鏡の一晩あたりテラバイトのデータまで、その筋道は途切れていない。系統的に観測し、記録し、後の世代が検証できる場所に記録を保存する、という筋道である。

変わったのは規模だ — かつて一人の天文学者の生涯分の星表は、今やサーベイのわずか1分間分のデータに相当する。変わらないのはこの仕事の本質的な賭けである。誰も触れられないものを忍耐強く正直に測定すれば、それはやがて誰もが信じていることを書き換えることになる、という賭けだ。

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