THÉMIS: a calibration-free solar telescope

太陽を、磁場が目に見えないパターンで踊る巨大で輝くステージだと想像してみてください。これらのダンスを見るために、天文学者たちは、光の波の方向と回転（スピン）を検出できる、超高感度な偏光サングラスのような特殊な望遠鏡を使用しています。しかし、ここが難しいところです。望遠鏡自体がガラスや鏡でできており、時には、光を見ているだけで、望遠鏡が誤って独自の「回転」を物語に加えてしまうことがあるのです。それは、自分自身がノイズを発するヘッドホンを装着して、静かな曲を聴こうとしているようなものです。もしそうなれば、聞こえているのが本物の音楽なのか、それともヘッドホンが立てている騒音なのかを判別できなくなってしまいます。

ここで登場するのが、スペインのテネリフェ島にある25メートルの塔の上に設置された太陽望遠鏡、THÉMISです。1998年以来、この望遠鏡は「キャリブレーション不要（校正不要）」であることで有名です。これは、決して独自のハム音を加えない、完璧に静かなヘッドホンのようなものだと考えてください。この望遠鏡は、光が斜めの鏡に当たる「前」の段階で光を分析するように設計されており、その物語が機械からではなく、純粋に太陽から来ていることを保証しています。

偉大なアップグレード：「スマートレンズ」の追加
2010年代半ば、チームはTHÉMISに大規模なアップグレードを行うことにしました。それが「補償光学（アダプティブ・オプティクス）」です。これは、地球の大気によって引き起こされるブレを瞬時に修正し、太陽をダイヤモンドのように鋭く見せる「スマートレンズ」を追加することだと考えてください。しかし、この新しいレンズを組み込むには、望遠鏡内部の光の経路を完全に刷新する必要がありました。新しい鏡に当たるように光を単一のビームに凝縮しなければならず、それは光の跳ね返り方を変えることを意味していました。

大きな疑問は、この模様替えによって望遠鏡の「静寂」が台無しになってしまったのではないか？ ということでした。新しい経路によって、データの精度を乱してしまう望れたくない「ハム音（計器偏光）」が導入されてしまったのでしょうか？

究極のテスト：「沈黙の」ライン
この疑問に答えるため、チームは2024年9月、ある巧妙なトリックを使いました。彼らは太陽の特定の色の光、Fe I 5676.1 Å と呼ばれるスペクトル線に注目しました。この特定の色の光は、物理法則に従えば、太陽自体から磁気的な回転を示すことが「できない」特別なものです。それはギターのミュートボタンのようなものです。どれほど激しく弦を弾いても、音は鳴りません。

もし望遠ブルームが「ノイズが多い（独自の偽の偏光を導入している）」状態であれば、この静かなラインは偽の信号で「歌い」始めてしまうはずです。しかし、データを確認したところ、それは完璧に静かでした。 そのラインはゼロの偏光を示しました。一方で、磁気的な回転を示すはずの他のラインは、本物の太陽のデータと共に力強く「歌って」いました。

これにより、新しい補償光学の導入や、光が22.5°（以前の**45°**から変更）という角度で鏡に反射するという複雑な経路を経た後でも、望遠鏡が依然として「キャリブレーション不要」であることが証明されました。光の経路は、あらゆる反射が潜在的なノイズを打ち消すように調整されており、カメラに到達するまで信号の純粋さが保たれていました。

黒点で見つけたもの
望遠鏡が完璧に動作していることが確認されると、チームは2025年7月、特に NOAA 14142 と呼ばれる領域の黒点へと視線を向けました。彼らはこれらの黒点における磁場、電流、および力を驚くべき詳細さでマッピングしました。

そこで見えたものは以下の通りです：

• 磁気の流れ： 「正」の磁気電荷を持つ黒点の周囲では、磁力線は広がる噴水のようにはじけ出ています。「負」のスポットの周囲では、水が排水口に吸い込まれるように、内側へと収束しています。
• 電流： 太陽の中を流れる電流は、これらのスポットの周りをフラフープのように回っています。それらは正のスポットの周りでは時計回りに、負のスポットの周りでは反時計回りに回転していました。
• 見えないグリップ： 最も重要なことに、彼らはローレンツ力（磁気的な押し引き）を計算しました。その結果、この力は常に向心方向、つまり黒点の中心に向かって内側に引き込むように働いていることが分かりました。まるで目に見えない手が、太陽表面の混沌に抗って、黒点をまとめ上げようと絶えず締め付けているかのようです。

結論
この論文は、THÉMISが依然としてクリーンでキャリブレーション不要な太陽観測の「ゴールドスタンダード」であることを裏付けています。2016年から2021年にかけての補償光学を含む大規模なアップグレードの後でも、望遠鏡の設計は、収集されるデータが計器によるトリックではなく、太陽の真の反映であることを保証しています。チームは望遠鏡の「ミューラー行列（光をどのように扱うかを示す数学的記述）」を測定しましたが、それは望遠鏡が空を移動してもほとんど変化せず、非常に安定していることが分かりました。

ですから、次に太陽の磁気の秘密について耳にすることがあれば、THÉMISが太陽自身の声以外の何も聞こえない耳で、その声を聞いているのだと信頼してよいのです。