宇宙を「観る」「推定する」「再現する」

望遠鏡の限界

宇宙の研究における大きな課題は、観測できる情報が限られていることです。人類が最も詳しく観測してきた天体の一つである太陽でさえ、望遠鏡から得られる情報には限界があります。例えば、太陽表面を覆うプラズマの流れを調べる場合、観測できるのは地球と太陽を結ぶ「視線方向」の動きが中心です。これは、救急車のサイレンでも知られるドップラー効果を利用して測定できます。しかし、視線に垂直な方向の動きは直接観測することが難しく、太陽で起きている現象の全体像をとらえることは容易ではありません。

AIがデータの空白を埋める

こうした観測の限界を補うために活用されているのが、AIとデータサイエンスです。宇宙物理学では、物理法則に基づく数値シミュレーションによって、観測では見えない情報も含めた仮想的な宇宙を再現できます。AIは、そのシミュレーションと実際の観測データを結び付ける役割を担います。観測データの背後にある見えない構造や運動を推定したり、限られた観測から宇宙空間全体の状態を再構築したりすることが可能になります。AIとデータサイエンスの発展によって、私たちは「見える宇宙」から「見えない宇宙」を読み解こうとしているのです。

宇宙という極限の実験場

一方で、シミュレーションによる再現そのものも重要な研究テーマです。宇宙には、地上では決して再現できない高温・高密度・強磁場といった極限環境が存在します。研究者は物理法則に基づいてコンピュータの中に宇宙を再現し、その結果を観測と比較することで、理論の妥当性を検証しています。もし観測と再現結果が一致しなければ、私たちの理解や理論にはまだ不足しているものがあるのかもしれません。宇宙は、人類が築いてきた物理学を試す壮大な実験場であり、その挑戦の先には新しい自然法則の発見が待っている可能性があります。

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福岡大学理学部物理科学科教授政田洋平先生

研究室

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宇宙情報科学

先生が目指すSDGs

メッセージ

AIやデータサイエンスを活用した宇宙研究は、今まさに黎明期を迎えています。未解明の大きな謎が数多く残されており、研究者としてこれほど面白い時代はないと感じています。かつて望遠鏡の発明が人類の宇宙観を大きく変え、コンピュータが科学の進め方を変えたように、AIとデータサイエンスは天文学の新しい時代を切り開こうとしています。新たな解析手法が生まれるとき、科学は大きく前進します。あなたは、その歴史的な変化の最前線に立っています。物理と情報を武器に、まだ誰も見たことのない宇宙の姿を解き明かしてください。

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