NASA/ESA/CSA ジェイムズ ウェッブ宇宙望遠鏡は、NASA/ESA ハッブル宇宙望遠鏡の後継と呼ばれることがよくあります。 実際、それははるかに後継です。 中間赤外線装置 (MIRI) を組み込むことで、ウェッブは ESA の宇宙赤外線天文台 (ISO) や NASA のスピッツァー宇宙望遠鏡などの赤外線宇宙望遠鏡も成功させました。
中赤外線の範囲では、宇宙は私たちが目で見慣れているものとは大きく異なります。 3 ～ 30 マイクロメートルに広がる中赤外線は、温度が 30 ～ 700 º C の天体を検出します。このモードでは、可視光画像で暗く見える天体が明るく輝きます。
「これは、行うことができる化学、および星形成のプロセスと銀河のコアで何が起こるかを理解する方法の点で、非常に興味深い波長範囲です」と、ミリ楽器。 - 1995 年 1998 月から 2003 年 月まで運用されていた ISO で、最初の真の中間赤外線を垣間見ることができました。 年に軌道に到着したスピッツァーは、同様の波長でさらに進歩しました。 ISO とスピッツァーの両方の発見は、天文学の多くの重要な問題に対処するために、感度と角度分解能を向上させるために、より大きな収集領域を備えた中赤外線機能の必要性を強調しています。」
ジリアンと他の人々は、中赤外線を鮮明に見ることができる装置を夢見始めました。 彼らにとって残念なことに、ESA と NASA は短波長の近赤外線を Webb の主な標的と見なしていました。 ESA は NIRSpec と呼ばれる近赤外線分光計の開発を主導し、NASA は NIRCam と呼ばれる赤外線画像装置を目指しました。
しかし、ESA が近赤外分光計を研究するためのアプリケーションの募集を発表したとき、Jillian と彼女の同僚はチャンスを見ました。 「私はかなり大胆な反応を送ったチームを率いていました。 近赤外線スペクトログラフを研究すると言われましたが、これらすべての中赤外線科学研究に対処する追加のチャネルも用意する予定です。 そして、中間赤外線天文学が Webb でなぜ素晴らしいかについて、科学的な事例を提示しました」と彼女は言います。
彼女のチームはその特定の契約を勝ち取ることはできませんでしたが、大胆な動きはヨーロッパで中赤外線天文学の注目を集めるのに役立ちました. . ヨーロッパ中の学術機関の支援を受けて、この研究の一部は中赤外線範囲の機器に向けられました。
この結果は非常に心強いものであり、米国が主導した並行研究の結果と同様に、そのようなデバイスへの関心はさらに大きくなりました. ジリアンと彼女の同僚は、機器を設計および構築する意欲と能力を持つ科学者とエンジニアの国際グループをヨーロッパに集め、そして重要なことに、そうするための資金を調達しました。ウェブプログラム。
米国との国際協力の分野や、機器製造文化が非常に異なるNASAの主力ミッションにヨーロッパのリーダーシップをこのように拡大することは、成功への保証されたレシピではありませんでした. ESA の MIRI 装置のマネージャーである José Lorenzo Alvarez は、次のように述べています。 しかし、リスクは報われました。
コンソーシアムは、独自の資金を集めることに加えて、もう つの注意事項を受け取りました。それは、機器が Webb の動作温度と光学系に影響を与えてはならないということです。 言い換えれば、望遠鏡は近赤外線機器用に最適化されたままであり、MIRIは取得できるものは何でも取得します. これにより、装置の性能が マイクロメートルを超えて制限されますが、ジリアンにとってはわずかな代償でした。
最大の技術的ハードルの 267 つは、MIRI が近赤外線機器よりも低い温度で動作する必要があることでした。 これは、NASA のジェット推進研究所が提供するクライオクーラー メカニズムを使用して達成されました。 中赤外線を感知するために、MIRIは約-℃の温度で動作します。
これは、冥王星の平均表面温度約 40 ケルビン (-233°C) よりも低いです。 偶然にも、これは他の機器や望遠鏡が動作する温度です。 両方の温度は非常に低いですが、この違いにより、望遠鏡が互いに熱的に分離されていない場合、望遠鏡に取り付けられた後でも、望遠鏡からの熱が MIRI に浸透します。
もう つの課題は、望遠鏡の機器に使用できるスペースが限られていることでした。 MIRI は事実上 つに つの機器 (イメージャーと分光計) を備えているはずだったので、これはさらに困難でした。 これには、巧妙な設計作業が必要でした。
装置が完成し、望遠鏡の残りの部分と統合するために NASA に納品された後でも、チームはさらに多くの課題に直面しました。
非常に複雑な望遠鏡は、誰もが想像していたよりも構築に時間がかかりました。つまり、MIRI やその他の機器は、当初の計画よりもはるかに長く地球にとどまらなければなりません。
その後、2021 年のクリスマスに、ESA のアリアン 5 ロケットが宇宙船を軌道に乗せ、完璧な打ち上げを行いました。 次の数週間から数か月にわたって、地上チームは望遠鏡とその機器を準備し、科学者に引き渡しました。 他の機器と同様に、MIRI は現在、科学者が夢見てきたデータを送信しています。
MIRI データは、カリーナ星雲、相互作用する銀河群ステファン クインテット、南環星雲の「山」と「谷」を含む、初期の Webb 画像で広く取り上げられました。 その後の画像は、美しさと科学の両方の面で水準を上げ続けました. ただし、MIRI はこれまでの中赤外線装置よりも大きな進歩を遂げているため、画像解釈能力の基準も引き上げられています。
しかし、これは高度な科学の本質であり、天文学者はすでに、データが中赤外線領域に現れる原因となるさまざまな物理プロセスについてより詳細に説明できる、より詳細なコンピューター モデルの開発を急いでいます。
MIRI は、Web 上の他のツールと共に、天文学のあらゆる分野を前進させる可能性を秘めています。 これは、可能性を大幅に拡大することによってのみ可能になる一種の変革的科学です。 これは、望遠鏡全般、特に MIRI の構築に向けられたチームワークと国際協力の素晴らしい証です。
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