NASA は、12 年 2022 月 日にジェームズ ウェッブ宇宙望遠鏡 (JWST) が撮影した最初の画像を公開する予定です。 これまでに作られた最大の宇宙望遠鏡であるウェッブは、宇宙の存在の最も初期の瞬間についての疑問に答え、天文学者が太陽系外惑星をより詳細に研究できるようにする科学的データの収集を開始するため、天文学の次の時代の始まりを示すでしょう。これまで。 しかし、この最も価値のある望遠鏡が準備万端であることを確認するために、移動、セットアップ、テスト、キャリブレーションに か月近くかかりました。
最も強力な スペース この望遠鏡は、軌道に乗ると、以前のどの技術よりもさらに遠くまで宇宙を覗き込むことができるため、天文学者はビッグバン直後に存在した状態を見ることができます。
NASA の望遠鏡のすべての始まりは?
天の川銀河では、望遠鏡は太陽系外の世界 (太陽系外惑星または太陽系外惑星) を探索し、有機分子や水などの生命の証拠となる兆候がないか大気を調べます。
25 年 2021 月 10 日にジェームズ ウェッブ望遠鏡の打ち上げが成功した後、チームは望遠鏡を最終的な軌道位置に移動し、望遠鏡を分解し、物事が冷えたら、搭載されているカメラとセンサーを調整するという長いプロセスを開始しました。 打ち上げは順調に進みました。 NASA の科学者が最初に気づいたことの つは、将来の軌道調整のために望遠鏡に予想以上の燃料が残っていることでした。 これにより、Webb はミッションの当初の 年間の目標よりもはるかに長く運用できるようになります。
ウェッブが軌道上の最終地点に向かう月旅行の最初のタスクは、望遠鏡を展開することでした。 望遠鏡の冷却に役立つサンバイザーの展開から始めて、問題なく進みました。 次に、ミラーの位置合わせとセンサーの組み込みがありました。 Webby のカメラは、エンジニアが予測したとおりに冷却され、チームが最初にオンにした機器は、近赤外線カメラ (NIRCam) でした。 NIRCam は、宇宙で最も古い星や銀河から放出される微かな赤外線を研究するために設計されています。 しかし、次は何ですか？
また興味深い：
赤外線領域の初期宇宙
光が宇宙を移動するには有限の時間がかかるため、天文学者が物体を見るとき、彼らは実際には過去を見ています。 太陽からの光が地球に到達するのに約 分かかるため、太陽を見ると、 分前と同じように見えます。
私たちは遠くの天体を何世紀も何千年も前の状態で見ています。最も遠くにある天体や銀河は、地球が形成される前から観察しています。それらを見る頃には、それらは根本的に変化しているか、破壊されている可能性さえあります。
JWST は非常に強力なため、ビッグバンと呼ばれる初期の急速なインフレーションの期間から 13,6 億年後に、約 200 億年前に存在した宇宙を観測できるようになります。 これは、人類がこれまで調べてきた最も古い過去です。 JWST が初期宇宙を画像化する強力なツールである理由は、電磁スペクトルの赤外線領域で観測を行っているからです。
これらの遠い光源から光が私たちに届くと、宇宙の加速膨張がその光を引き伸ばします。 これは、これらの初期の星や銀河からの光が近くの星や銀河からの光と似ている一方で、その波長が電磁スペクトルの赤外線領域に「シフト」していることを意味します。
最も遠くて最も古い銀河.
天文台が初期の銀河を識別する つの方法は、 つの最も遠くて最も明るいクエーサーを観測することです。 クエーサーは活動銀河核 (AGN) の中心に位置し、超大質量ブラック ホールによって供給されます。 それらは、それらが位置する銀河内のすべての星の放射を合わせたものよりも明るいことがよくあります。
JWST チームが選んだクエーサーは最も明るいものであり、これはクエーサーに栄養を与えるブラック ホールが最も強力であり、ガスと塵を最高速度で消費する、またはむしろ降着させることを意味します。 それらは、周囲のガスを加熱して外側に押し出す膨大な量のエネルギーを生成し、銀河を通り抜けて星間空間に飛び出す強力なジェットを作り出します。
周囲の銀河に顕著な影響を与えるクエーサーを使用してその進化を理解することに加えて、JWST の研究者はクエーサーを使用して、再電離の時代と呼ばれる宇宙の歴史の期間を研究します。 宇宙が最も透明になり、光が自由に移動できるようになった瞬間でした。 これは、銀河間媒体の中性ガスが荷電または電離したために発生しました。
JWSTは、明るいクエーサーを背景光源として使用して、私たちとクエーサーの間のガスを研究することにより、これを調査します。 どのような光が星間ガスに吸収されるかを観察することで、研究者は星間ガスが中性かイオン化されているかを判断できるようになります。
一度に100個の銀河
JWST が宇宙を観測するために使用する機器の つは、近赤外分光器 (NIRSpec) です。 この装置は、ハッブル宇宙望遠鏡によって撮影された何千もの銀河の広角画像のように、観測する銀河の視覚的に素晴らしい画像を生成しません (下の写真)。 代わりに、これらの銀河に関する重要なスペクトル情報を提供し、それらの多くを一度に見ることができます。
これらの銀河のスペクトルには、特に化学組成に関する多くの情報が含まれています。 これらの組成を研究することにより、研究者は銀河がガス組成を星に変換する速度を確認し、宇宙の進化をよりよく理解することができます。
必要な精度でこれを行うには、大量の光を遮断する必要があり、これは通常、一度に つのオブジェクトを調べることを意味します。 JWST が研究しようとしている天体の中には、非常に遠くにあるため光が信じられないほど暗いものがあります。つまり、スペクトル画像を作成するのに十分なデータを収集するには、何百時間も観察する必要があります。
幸いなことに、NIRSpec には、ウェーハ パターンに配置された人間の髪の毛のサイズのマイクロシャッターを備えた 100 万個の個々のウィンドウが装備されています。 これは、これらのブラインドのパターンを調整することにより、JWST が同時に観察するために つのビューで多数のオブジェクトを観察できることを意味し、空のオブジェクトの任意のフィールドに対してプログラム可能です。 NASA の見積もりによると、これにより、NIRSpec は の観測所からスペクトルを同時に収集できるようになります。これは、これまで他の分光器ではできなかったことです。
また読む：
木星サイズの外惑星
1990 年代半ばに太陽のような恒星を周回する惑星が発見されて以来、太陽系外惑星のカタログは拡大し、現在では 4 を超える確認済みの世界が含まれています。 51 年にスイスのミシェル マイオールとディディエ カロのチームによって発見された太陽系外惑星ペガスス座 1995 番星 b を含むこれらの世界のほとんどは、ホット ジュピターです。 これらの太陽系外惑星は、星の近くを公転し、通常は数時間で公転を完了するため、系外惑星観測技術を使用して簡単に検出できます。
これらの世界はしばしば、その星に潮汐で結び付けられています。つまり、一方の側、永遠の昼の側は非常に暑いということです。 そのような世界の顕著な例は、ハッブルに搭載された分光カメラによって最近観測された WASP-121b です。 太陽系の木星より少し大きいこの惑星の昼側では、鉄とアルミニウムが蒸発し、この蒸気は超音速の風によって夜側に運ばれます。 これらの元素が冷えると、金属の雨として沈殿し、アルミニウムの一部が他の元素と結合して、液体のルビーやサファイアのシャワーとして沈殿する可能性があります。
これらの巨大な惑星が親星に近接しているため、潮汐力によって惑星がラグビー ボールの形をしている可能性があります。 系外惑星WASP-103bに何が起こったのか. 地球から 万 km 離れた位置にある JWST の役割の一部は、これらの攻撃的な惑星の環境と大気を研究することです。
スーパーアース
宇宙望遠鏡が観察するために使用する太陽系外惑星の別のカテゴリは、いわゆるスーパーアースです。 これらは、地球の 10 倍の質量を持ちながら、海王星や天王星のような氷の巨星よりも軽い世界です。
スーパーアースは、私たちの惑星のように必ずしも岩石である必要はありませんが、ガスまたはガスと岩石の混合物で構成されている場合があります。 NASA によると、地球質量の 3 倍から 10 倍の範囲で、水の世界、雪だるま惑星、または海王星のように大部分が高密度のガスで構成されている惑星など、多種多様な惑星組成が存在する可能性があります。
NASA の JWST のレーダーの下に来る最初の 55 つのスーパーアースは、溶岩で覆われた 41 Cancri e で、3844 光年離れた岩石惑星と思われます。LHS b は地球の 倍の大きさで、月に似た岩の表面を持っていますが、重要な大気がありません。
私たちが知っているように、これらの世界は両方とも生命にとってかなり不適切に見えますが、JWSTによって研究される天の川のさまざまな場所にある他の太陽系外惑星は、より有望かもしれません.
また興味深い：
TRAPPIST-1 システム
最初の運用サイクルでは、望遠鏡は地球から 1 光年離れた場所にある TRAPPIST-41 システムを詳細に調査します。 2017 年に発見されたこの惑星系が珍しいのは、 つの岩石世界が主星の活動領域に存在し、これまでに発見された潜在的に居住可能な地球世界としては最大のものであるという事実です。
天文学者は、星の周りのハビタブル ゾーンを、液体の水が存在できる温度の領域と定義しています。 この領域は、液体の水が存在するには暑すぎず寒すぎないため、ゴルディロックス ゾーンと呼ばれることがよくあります。
ただし、このゾーンにいるからといって、惑星が居住可能であるとは限りません。 金星と火星の両方が太陽の周りのゾーン内にあり、他の条件のために、どちらの惑星も生命を快適に維持することはできません. 惑星協会は、太陽風の強さ、惑星の密度、大きな月の優勢、惑星の軌道の向き、惑星の自転 (またはその明らかな欠如) などの他の要因が重要な要因である可能性があることを示唆しています。居住性のために。
有機分子と惑星誕生
NASA の JWST による宇宙の赤外線サーベイの利点の つは、星間ガスと塵の密集した大規模な雲を覗くことができることです。 これはあまりエキサイティングに聞こえないかもしれませんが、これらが星や惑星が生まれ、星の苗床と呼ばれる場所であることを考えると、見通しははるかに魅力的になります.
これらの空間領域は、ダストの含有により不透明になるため、可視光スペクトルでは観察できません。 ただし、このほこりは、赤外線波長範囲の電磁放射の拡散を可能にします。 これは、JWSTがこれらのガスと塵の雲が崩壊して星を形成する際の高密度領域を研究できることを意味します。
さらに、宇宙望遠鏡は、若い星を取り囲み、惑星を生み出す塵とガスの円盤を研究することもできます。 地球を含む太陽系のような惑星がどのように形成されるかを示すだけでなく、生命に不可欠な有機分子がこれらの原始惑星系円盤内にどのように分布しているかを示すこともできます。
そして、特に JWST を観察する時間のある研究者が取り組む恒星の苗床が つあります。
また読む：
創造の柱
創造の柱は、人類がこれまでに描いた中で最も明るく美しい宇宙の光景の つです。 創造の柱 (下の写真) の美しい画像を捉えたハッブル宇宙望遠鏡は、これらの光年ほどの高さのガスと塵の塔を深く見ることができました。
イーグル星雲に位置し、地球から 6500 光年離れた星座へび座にある不透明な柱 (創造の柱) は、激しい星形成の場所です。 柱内部の星の誕生プロセスの詳細を収集するために、ハッブルはそれらを光学および赤外線光で観察しました。
他の飼い葉桶と同様に、可視光はこの発光星雲の高密度の塵を透過できないため、創造の柱内で発生するプロセスを観察するには赤外線が必要です。
ハッブルは可視光用に最適化されていますが、柱の見事な赤外線画像を撮影し、柱の中に住む若い星の一部を示しています。 それが JWST チームを興奮させたものです。彼らの強力な赤外線宇宙望遠鏡は、宇宙のこの魅力的な領域を明らかにするでしょう。
木星、その環と衛星
太陽系の宇宙望遠鏡のターゲットの 40 つは、最大の惑星である巨大ガス惑星木星です。 NASA によると、 人以上の研究者からなるチームが、木星とそのリング システム、およびその つの衛星であるガニメデとイオを研究する観測プログラムを開発しました。 これは、太陽系における最初の望遠鏡調査の つであり、ガス巨人の明るさに対して校正する必要があり、また、はるかに暗いリング システムを観察することもできます。
木星を観測する JWST チームは、木星の 10 日 時間も考慮に入れる必要があります。 これには、地球全体を飲み込むのに十分な深さと幅を持つ太陽系最大の嵐である大赤斑など、太陽から急速に離れて周回する第 惑星の特定の領域を調査するために、別々の画像を「つなぎ合わせる」必要があります。 .
天文学者は、大赤斑の上の大気の温度の変動の理由、木星の並外れた薄暗いリングの特徴、および木星の衛星ガニメデの表面下の塩水の液体の海の存在の理解を深めようとします。
小惑星と近地球天体
JWST が太陽系で果たすその他の重要な役割の つは、赤外線範囲での小惑星やその他の系の小さな天体の研究です。 この研究には、NASA が近地球天体 (NEO) として分類するものが含まれます。これは、近くの惑星の重力によって軌道に押し込まれ、地球の近くに入ることができる彗星や小惑星です。
JWST は、赤外線範囲で小惑星と NEO の観測を行います。これは、地上の望遠鏡やそれほど強力でない宇宙ベースの望遠鏡を使用して地球の大気から行うことはできません。 これらの小惑星の評価の目的は、これらの小惑星の表面からの光の吸収と放出を研究することであり、それらの組成をよりよく理解するのに役立つはずです。 また、JWST により、天文学者は小惑星の形状、ダストの含有量、ガスの放出方法をより適切に分類できるようになります。
小惑星の研究は、4,5 億年前の太陽系とその惑星の誕生を理解しようとする科学者にとって不可欠です。 これは、惑星が形成されたときに存在し、より小さな惑星形成体の重力から逃れた「破損していない」物質で構成されているためです。
このミッションは、惑星、恒星、銀河の初期の誕生を研究するとともに、JWST が科学の最も基本的な謎のいくつかを解決する方法を再び示しています。
次は何ですか？
15 年 2022 月 12 日の時点で、すべての NASA Webb 機器の電源が入り、最初の画像が撮影されました。 さらに、 つのイメージング モード、 つの時系列モード、および つの分光モードがテストおよび認定されており、残りは つだけです。 すでに述べたように、NASA は 月 日に Webb の能力を示す一連のティーザー観察結果をリリースする予定です。 それらは、宇宙の画像の美しさを示すだけでなく、天文学者が受け取るデータの品質についてのアイデアを提供します。
12 月 日以降、ジェームズ ウェッブ宇宙望遠鏡はその科学的使命に完全に取り組み始めます。 来年の詳細なスケジュールはまだ発表されていませんが、世界中の天文学者は、史上最も強力な宇宙望遠鏡からの最初のデータを待ち望んでいます。
ウクライナがロシアの侵略者と戦うのを助けることができます。 これを行う最善の方法は、ウクライナ軍に資金を寄付することです。 セーブライフ または公式ページから NBU.
私たちのページを購読してください Twitter その Facebook.
また読む：
