宇宙の謎を、地上で再現する

天野さんと戸川さんは、天体が放射するX線を研究対象としています。私たちの目で見える光だけでなく、宇宙にはさまざまな種類の光があり、その中でも重要なのがX線です。天野さんは「僕らの目には見えないけど、エネルギーが非常に高い光、あるいは低い光がたくさんある。X線はその中でも特にエネルギーが高く、主に非常に高温のプラズマから放射されます。実は、宇宙に存在する物質のほとんどは、このような高温のプラズマの状態にあると考えられています」と話します。 

こうしたX線を観測するために使われているのが、2023年に打ち上げられたX線分光撮像衛星「XRISM（クリズム）」です。この衛星は、X線のエネルギーを高い精度で測定することで、遠くの天体で何が起きているのかを詳しく調べています。 

ただし、観測で得られたデータだけでは、その意味をすべて読み取ることはできません。天体から届いたX線が、どの元素から、どのような環境で放射されたものなのかを判断するには、高温プラズマが出すX線の特徴をあらかじめ詳しく調べておく必要があるからです。
そこで必要になるのが、地上での実験です。宇宙と同じような高温の状態を人工的に作り出し、そこから出るX線を詳しく調べることで、観測データの理解を深めていきます。EBITは、そのために使われている装置のひとつです。 

EBIT実験で重要なのが、プラズマとX線ビームの位置合わせです。EBITの中で作られるプラズマは約100μm。そこに数十μmのX線ビームを正確に照射するためには、500kg規模の装置を精密に動かす必要があります。

天野さんは「装置を動かしながら、プラズマとX線の位置を精密に合わせることが、実験の重要なポイントになります」と話します。調整が必要なのは前後左右だけではありません。位置（X・Y・Z）、水平、傾き（チルト）など、複数方向の微調整が求められます。 

この装置に求められる性能は非常に高いものです。 

• 500kgの重量を支える剛性 
• μm単位の位置合わせに対応する微調整性 
• 滑らかな動き 
• 安定した操作性 

こうした条件を満たすため、イグスのスライドテーブル、カップリング、モーター、制御システムが採用されました。これらを組み合わせた5軸の位置調整機構を使うことで、既存の装置を活かしながら電動化と遠隔操作を実現しています。天野さんは実際の使用感について「レールがスムーズに動くこと、かつ、精密な微調整ができることが必要でした。この装置では、実験で要求精度を満たす構成となっています」と話します。装置や部品を見た先輩の共同研究者たちからも感心されるとのことでした。 

宇宙の高エネルギー現象を理解するための研究。その裏側では、ミリミクロン単位の位置調整という極めて繊細な作業が求められています。 

電子ビーム、プラズマ、X線。それらを正確に重ねるための「動き」が、研究の精度を左右します。これらの実験装置の位置調整機構の一部には、イグスのモーションプラスチック製品が使用されています。 

JAXA宇宙科学研究所の今後の研究のさらなる展開が期待されます。