NASA は 12 月 25 日に、史上最大かつ最も強力な宇宙観測所であるジェームズ ウェッブ宇宙望遠鏡の打ち上げ 2 周年を祝います。その鮮明な画像は世界を興奮させ、科学者たちはこの画像が持つ科学的富を発見し始めたばかりです。

ウェッブ氏の成功は、赤外線（肉眼では見えない）も検出する宇宙望遠鏡による 40 年にわたる研究、特に昨年重要な記念日を迎えた 2 台の NASA 望遠鏡の研究に基づいています。1 月には赤外線天文衛星 (IRAS) の打ち上げ 40 周年、8 月にはスピッツァー宇宙望遠鏡の打ち上げ 20 周年を迎えました。

この伝統は、地球に最も近い星形成領域の 1 つであるへびつかい座ローの NASA の画像に反映されています。 IRAS は、ほとんどの赤外線波長を遮断する大気圏上空に地球周回軌道に打ち上げられた最初の赤外線望遠鏡です。へびつかい座ローのガスと塵の厚い雲は可視光を遮りますが、IRAS の赤外線視覚により、この雲を突き抜け、その奥深くに隠されている生まれたばかりの星を明らかにした最初の天文台となります。

20年後、スピッツァーの複数の赤外線検出器は、天文学者がこの地域の多くの星のより具体的な年齢を決定するのに役立ち、宇宙全体の若い星の進化に光を当てました。ウェッブ氏のより詳細な赤外線画像には、若い星から噴出するジェットと、それらを取り囲む物質の円盤、つまり将来の惑星系のプロトタイプが示されている。

へびつかい座ロー氏がここで示したような、宇宙のガスや塵の雲は、主に人間の目には検出できない赤外線を放射します。 1983 年、地球周回軌道上にある最初の赤外線望遠鏡である IRAS がこの領域を撮影し、塵の奥深くに隠れていた新たに形成された星など、これまで知られていなかった特徴を発見しました。画像出典: NASA/JPL-カリフォルニア工科大学

別の例は、小惑星帯に似た破片の円盤に囲まれた星、フォーマルハウトです。この円盤は、太陽系外に惑星が発見されていなかった当時、少なくとも 1 つの惑星の存在を強く示唆していたため、40 年前の IRAS の主要な発見の 1 つでした。スピッツァーによるその後の観察では、この円盤には冷たい外側領域と暖かい内側領域の 2 つの部分があることが示され、さらに多くの惑星の証拠が明らかになりました。

それ以来、フォーマルハウトは NASA のハッブル宇宙望遠鏡を含む他の多くの望遠鏡によって研究されており、今年初めにウェッブ望遠鏡からの画像によって科学者たちは円盤の構造をこれまでで最も鮮明に見ることができました。それは、円盤の内側にこれまでに見たことのない岩石とガスの2つのリングを明らかにしました。数世代にわたる望遠鏡の成果と組み合わせると、フォルマハウトの物語がより明確になります。

RhoOphiuchi は NASA のスピッツァー宇宙望遠鏡でも撮影されました。前任者よりも広い視野と高い解像度を備えたスピッツァーは、その領域のより詳細な画像と星形成に関するより多くの情報を提供できます。画像出典: NASA/JPL-Caltech/Harvard-Smithsonian Astronomy Center

IRAS が 1983 年に打ち上げられたとき、科学者たちはこのミッションで何が明らかになるのかわかりませんでした。彼らは、銀河の進化、星のライフサイクル、遍在する宇宙塵の源、系外惑星の大気、小惑星やその他の地球近傍天体の運動、さらには歴史上最大の宇宙論的謎の一つである暗黒エネルギーの性質の研究を含む、天文学のほぼすべての分野で赤外線が最終的に使用されることになるとは予測できなかったでしょう。

IRAS は、ヨーロッパ主導の赤外線宇宙観測所 (ISO) とハーシェル宇宙観測所、日本主導の衛星「あかり」、NASA の広視野赤外線探査探査機 (WISE)、同局の空中 SOFIA (成層圏赤外線観測所)、および多くの気球観測所の基礎を築きました。

NASAのジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡は、へびつかい座ローをこれまでにない形で明らかにし、天文学者らはこの驚くべき2023年の画像で星形成領域の新たな特徴を確認した。ウェッブ望遠鏡は、IRAS やスピッツァーなどの赤外線望遠鏡に基づいて開発されました。画像ソース: NASA、ESA、CSA、STScI、Klaus Pontoppidan (STScI)

南カリフォルニアにあるNASAのジェット推進研究所（JPL）の天体物理学者マイケル・ワーナー氏は、「赤外線は、天体物理学の最大スケールと最小スケールの両方で、私たちがどこから来たのか、どのようにしてここに来たのかを理解するのに不可欠である」と述べた。 「私たちは赤外線を使って時空を遡り、現代の宇宙がどのように形成されたかを理解するのに役立ちます。赤外線を使用すると、星や惑星の形成と進化を研究できるため、太陽系の歴史を理解することができます。」赤外線観測を専門とするヴェルナー氏は、スピッツァーのプロジェクトサイエンティストです。

軌道上の赤外線天文衛星 (IRAS) の概念図。画像出典: NASA/JPL

スピッツァーについて

赤外線天文衛星 (IRAS) が経路探索ミッションである場合、スピッツァー天文衛星 (スピッツァー) は赤外線宇宙を深く探査するように設計されています。スピッツァーの広い視野と比較的高い解像度により、幅広い科学的目標を達成できます。 16 年間のミッション中に、スピッツァーは宇宙の端 (これまでに観測された最も遠い銀河のいくつかを含む) から太陽系 (土星の周りの新しい環など) に至るまで、目新しいものを発見しました。研究者らはまた、この望遠鏡が系外惑星（太陽系外の惑星）を研究するのに最適なツールであることにも驚きましたが、これは望遠鏡を製作した時には想像していなかったことでした。

この画像はスピッツァー宇宙望遠鏡の芸術的な印象を示しています。背景には、スピッツァーが撮影した天の川の平面赤外線画像があります。画像出典: NASA/JPLNASA/JPL

「どんな望遠鏡でも、データを取得するためにデータを取得するのではなく、特定の質問や一連の質問を問い、解決することが重要です」とカリフォルニア工科大学データ科学処理センターIPACのスピッツァー科学センターの元マネージャー、ショーン・キャリー氏は述べた。 「スピッツァーやIRASなどの望遠鏡から得られる知識のおかげで、ウェッブ望遠鏡で尋ねることができる質問は、はるかに複雑で多様です。」

アーティストによるジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡のコンセプト。出典: NASA

たとえば、キャリー氏は、「私たちはスピッツァーとハッブルとともに系外惑星を研究し、この分野で赤外線望遠鏡が何ができるか、どのタイプの惑星が最も興味深いのか、そしてそれらについて何が学べるのかを考え出しました。したがって、ウェッブが発足したとき、私たちは最初から系外惑星の研究に従事していました。」と述べました。

NASA の宇宙史、再電離時代、氷探査者のための分光光度計 (SPHEREx) ミッションは、天文学者が宇宙がどのように進化したのか、そして生命の成分が銀河系惑星系でどのように共通しているのかを理解するのに役立ちます。出典: カリフォルニア工科大学

ウェッブは将来の赤外線ミッションへの道も切り開いています。 NASA の今後の SPHEREx (宇宙史、再電離時代、氷探査のための分光光度計) ミッションと、NASA の次の主力天文台であるナンシー グレース ローマン宇宙望遠鏡は、赤外線宇宙の探索を継続します。

アーティストによるナンシー グレース ローマン宇宙望遠鏡のコンセプト。出典: NASA ゴダード宇宙飛行センター

タスクに関する詳細情報

IRAS は、NASA、オランダ航空宇宙プログラム、英国の科学工学研究評議会の共同プロジェクトです。このミッションは NASA のために JPL によって管理されています。パサデナのカリフォルニア工科大学は NASA のために JPL を管理しています。

JPL は、2020 年 1 月にミッションが終了するまで、ワシントンにある NASA 科学ミッション総局のスピッツァー宇宙望遠鏡ミッションを管理しました。カリフォルニア工科大学のスピッツァー科学センターが科学運用を担当しています。宇宙船の運用は、コロラド州リトルトンのロッキード・マーティン・エアロスペース・コーポレーションが担当します。データは、カリフォルニア工科大学の IPAC が運営する赤外線科学アーカイブにアーカイブされています。

ジェームズ ウェッブ宇宙望遠鏡は、世界で最も重要な宇宙科学天文台です。ウェッブは太陽系の謎を解き明かし、他の星の周囲の遠い世界を覗き込み、宇宙の神秘的な構造と起源、そしてその中での私たちの位置を探求しています。ウェッブ望遠鏡は、アメリカ航空宇宙局 (NASA) とそのパートナーである欧州宇宙機関 (ESA) およびカナダ宇宙機関 (CSA) が主導する国際プログラムです。

コンパイルされたソース: ScitechDaily