ニール・ゲーレルス、ガンマ線バーストを追い続けたNASAの天体物理学者

ニール・ゲーレルス

Photo: NASA GSFC / Public domain, via Wikimedia Commons

生年	1952年10月3日 Lake Geneva, Wisconsin, United States
没年	2017年2月6日 (64)
職業	天体物理学者
受賞	ヘンリー・ドレイパー賞 · NASA特別科学功績賞 · ダン・デビッド賞

およそ20年にわたり、NASAの衛星は宇宙の果てで起きた爆発を捉えると、約1分でその方向へ向きを変え、閃光が消える前に地上の望遠鏡へ座標を知らせてきた。運用の最終期、この衛星には、構想段階から軌道投入まで計画を率いたゴダードの天体物理学者、ニール・ゲーレルス（Neil Gehrels）の名が冠されていた。そして今、その観測は終わった。機体は救出の手立てもないまま上層大気へ沈みつつある。一方、ゲーレルスが初期計画を導いたもう一つの望遠鏡は、月をはるかに越えた観測地点を目指している。彼は、どちらの瞬間も見届けることなく世を去った。

ゲーレルスはウィスコンシン州レイク・ジュネーブに生まれた。天文学者の父トム・ゲーレルスの仕事場が望遠鏡のそばにあったため、幼いころから望遠鏡に親しんで育った。一家はテキサス州のマクドナルド天文台で暮らした時期を経て、ニールが14歳のときにツーソンへ移り住んだ。アリゾナ大学ではクラシック音楽の作曲家を目指して学び、音楽と物理学の両方で学位を取得したが、最終的に選んだのは物理学だった。一見意外な組み合わせだが、彼を代表することになるミッションも、タイミングをめぐる問題だった。機器が適切な瞬間に連携して動く必要があったのだ。

1982年、ロクス・フォークトとエドワード・C・ストーンの指導のもと、カリフォルニア工科大学で物理学の博士号を取得した。最初の仕事の一つは、ボイジャーに搭載する宇宙線観測装置の較正だった。1979年にボイジャー探査機2機が木星を通過した際、この装置は予想外の発見をもたらした。木星の磁気圏にある高エネルギー粒子は、主に水素とヘリウムからなると考えられていたが、ゲーレルスは酸素と硫黄が大半を占めることを突き止めた。その発生源は、衛星イオの火山だった。この発見は博士論文のテーマになった。また同地で、物理学を学ぶ同級生のエレン・ウィリアムズと出会い、1980年に結婚した。

1981年、メリーランド州にあるNASAゴダード宇宙飛行センターにポスドクとして加わり、生涯にわたって同センターで働いた。初期のプロジェクトは、気球搭載型のガンマ線分光計GRISだった。ほぼ完成したころ、超新星1987Aが南天に現れた。急きょ飛行させたGRISは、崩壊するコバルト56のガンマ線輝線を捉えた。その線は広がり、位置もずれており、爆発した恒星の残骸がかき乱され、いびつな形をしていることを示す初期の有力な証拠となった。その前年には、数件しか事象を数えられない場合に信頼限界を設定する方法について短い論文を発表している。少数のデータを扱う天文学者たちは、それ以来この論文を引用してきた。1991年のコンプトン・ガンマ線観測衛星の打ち上げから、2000年の軌道離脱まで、ゲーレルスは同衛星のプロジェクトサイエンティストを務めた。1995年からは、ゴダードの天体粒子物理学研究所を率いた。

彼の名を広く知らしめたのが、Swiftの構想だった。ガンマ線バーストは数秒、あるいはそれより短い時間だけ閃光を放つ。長年、天文学者たちは、その残光を観測できるほど速く発生位置を突き止められなかった。ゲーレルスは、バーストを検知すると衛星自らが地上からの指令を待たずにX線望遠鏡と紫外・可視光望遠鏡をその方向へ向け、観測位置を世界中の天文台に発信する衛星の計画を主導した。1999年から死去するまで主任研究者を務め、2004年11月20日の打ち上げと、その後の運用を見届けた。2005年には、短時間のバーストと古い楕円銀河との関連を示す論文をNatureに発表。短時間のバーストは、大質量星の崩壊ではなく、中性子星のようなコンパクト天体の合体によって起きるという証拠を提示した。Swiftは2年間の運用を想定して建造されたが、2,000件を超えるバーストを観測した。そして運用終了が見えてくるずっと前から、空で突如明るくなったあらゆる天体を捉える総合的な警報装置となっていた。

ゲーレルスは観測の網を広げ続けた。フェルミ・ガンマ線宇宙望遠鏡の副プロジェクトサイエンティストを務め、LIGO科学コラボレーションにも参加。2016年には、重力波イベントが起きた可能性の高い母銀河に望遠鏡を向け、その光を探すための戦略を共同執筆した。その研究が想定していた種類のイベントは、2017年8月に実際に起きた。2つの中性子星が合体し、Swiftはその後に放たれた紫外線の輝きを捉えた。ゲーレルスはその6カ月前、2017年2月6日に膵臓がんのため64歳で亡くなっていた。

一人の人物と、その名を冠した一つの天文台を中心に据える整然とした物語では、彼の仕事の進め方や、プロジェクトが置かれていた不安定な状況が見えなくなる。2007年のブルーノ・ロッシ賞と2009年のヘンリー・ドレーパー・メダルは、いずれもゲーレルス個人ではなくSwiftチームとともに受賞した。また、ミッションはペンシルベニア州立大学を中心に、英国とイタリアのパートナー機関と連携して運用された。2018年に衛星の名前を改めたのは、この連携をまとめた人物をたたえるためだったが、同時に、実現にどれだけ多くの人々が関わったのかを見えにくくもした。機器をめぐる計画が安泰だったこともない。彼がプロジェクトサイエンティストとして形づくった広視野望遠鏡は、当時WFIRSTと呼ばれ、2018年と2025年にホワイトハウスから中止を提案されたが、議会の対応と予算の見直しによって計画は存続した。Swiftの終わりをめぐっては、NASAが民間の宇宙タグボートに存続を託した。KatalystのLINKは、老朽化した衛星をつかんで、より高い軌道へ押し上げる計画だった。タグボートは2026年7月に打ち上げられたものの、8月には姿勢制御の問題で軌道引き上げが中止された。整備を想定して設計されていない衛星を救うのは、前例のない賭けだった。そして、その賭けの対象となったのが、彼の天文台だった。

二つの結末は、数週間の間を置いて訪れた。WFIRSTから改称されたナンシー・グレース・ローマン宇宙望遠鏡は、2026年8月30日、ケネディ宇宙センターからファルコン・ヘビーで打ち上げられた。太陽・地球系のラグランジュ点L2を目指し、最初の科学観測画像は2027年初頭に公開される見込みだ。主鏡の大きさはハッブル宇宙望遠鏡と同等だが、カメラが一度に捉える空の範囲はおよそ100倍に及ぶ。ゲーレルスが設計に関わった暗黒エネルギーと系外惑星の探査は、この広い視野を基盤とする。Swiftは軌道高度が約275キロを下回った後、2026年10月20日に最後の観測を行った。NASAは数週間以内に大気圏へ再突入すると予想している。紫外線・可視光画像150万枚以上を含む観測データのアーカイブは、今後も公開され続ける。

研究室を離れると、彼は岩壁を登った。2006年と2015年には、ヨセミテのエル・キャピタンにある「ノーズ」を、それぞれ6日間かけて単独登攀した。エレン・ウィリアムズは後に、エネルギー高等研究計画局（ARPA-E）の局長を務めた。二人には子どもが2人いた。ゲーレルスは2010年に米国科学アカデミー会員に選ばれ、小惑星16000 Neilgehrelsには彼の名が付けられた。また、シュリニヴァス・クルカルニ、アンジェイ・ウダルスキとともに、2017年のダン・デイヴィッド賞を受賞した3人の一人でもある。

ここまでの歩みを振り返ると、ミッションが後世に残すものは、ほかの人々の中に根づく習慣なのだと、彼の仕事は示している。Swiftは、警報を受けたら数分以内に望遠鏡を向けるという習慣を、ひと世代の天文学者に身につけさせた。Romanは、一つのチームでは調べきれないほど広大な地図を彼らに手渡すことになる。彼の名を冠した衛星は燃え尽きる。しかし、そこから生まれた反射的な行動は、衛星が軌道上になくても消えない。

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