ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の仕組み

宇宙についての私たちの知識は私たちの感覚の範囲に制限されていますが、私たちの心はそのような制限を知りません。木々に覆われた暗闇の中で、キャンプファイヤーの光のせいで小枝が折れる音の発生源が見えなくなるとき、私たちはあらゆる種類の悲惨な見通しを想像します。しかし、数歩外に出て、背中に火をつければ、より深くはっきりと見えるようになります。想像力が情報と出会うと、私たちは自分が何を扱っているのか突然わかります。

しかし、宇宙を理解するには、優れた目と街の明かりからある程度の距離を置くだけでは不十分です。それには、私たちの進化の限界、大気、さらには惑星の軌道さえも超えて、私たちの感覚を拡張できる道具が必要です。天文学と宇宙論はどちらも、これらの機器の品質によって強制され、制限されます。

約 400 年前、この望遠鏡は予期せぬ月、惑星、黒点を明らかにし、次々と新しい宇宙理論とそれらを検証するための優れたツールを生み出し、途中で渦巻く星雲や星が集まっていることを明らかにしました。

20 世紀半ば、電波望遠鏡は、銀河が静止した塊とは程遠く、実際に活動しており、エネルギーが爆発していることを示しました。ケプラー宇宙望遠鏡が登場するまで、私たちは系外惑星は宇宙でまれであると考えていました。今では、彼らの数が星を上回っているのではないかと考えられています。 30 年以上にわたって地球を周回するハッブル宇宙望遠鏡は、時間のベールを突破し、恒星の苗床を撮影し、銀河が衝突することを証明するのに役立ちました。現在、ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡は、太陽の光に背を向けて地球から離れ、月の向こうの寒くて暗い空間でのみ可能な鋭く繊細な観測を行える態勢を整えています。

フランス領ギアナのクールーにあるヨーロッパの宇宙港に設置される予定のウェブは、NASA、欧州宇宙機関 (ESA)、カナダ宇宙機関 (CSA) の国際協力によって建設され、いくつかの非常に野心的な質問に答える責任を負っています。また、それは天文学者をこれまで以上に時の始まりに近づけ、銀河の誕生から最初の星からの光に至るまで、長い間仮説が立てられてきたがこれまで見たことのない光景を垣間見ることができるだろう。

使命: 巨人の肩の上に立つ

ウェッブの使命は、電磁スペクトルの最前線をカバーする機器を備えた 4 つの注目すべき宇宙望遠鏡の研究に基づいて構築され、その研究を拡張しています。 4 つの重複するミッションにより、科学者は同じ天体を可視スペクトル、ガンマ線、X 線、赤外線スペクトルで観察できるようになりました。

スクールバスほどの大きさのハッブルは、主に可視スペクトルを観測し、紫外線と近赤外線もカバーし、1990 年にプログラムを開始しました。調査のために建設された多くの出来事を発見した天文学者エドウィン ハッブルにふさわしい名前が付けられたこの望遠鏡は、以来、科学史上に残るものの 1 つとなり、星の誕生と死、銀河の進化、 ブラック ホールなどの現象を理論から観測にもたらしました。事実。

ハッブルのビッグ 4 に加わるのは、コンプトン ガンマ線天文台 (CGRO)、チャンドラ X 線天文台、スピッツァー宇宙望遠鏡です。

ウェッブが他と違うのは、近赤外線と中赤外線を深く見つめる機能があり、天体の画像とスペクトルを捕捉するための 4 つの科学機器を備えていることです。なぜそれが重要なのでしょうか?形成中の星や惑星は可視光を吸収します。しかし、放射された赤外線はこの埃っぽい毛布を突き破り、背後にあるものを明らかにすることができます。科学者たちは、これによって宇宙で最初の星を観察できるようになると期待しています。幼児銀河の形成と衝突。そして、星や原始惑星系の誕生、おそらく生命の化学成分を含むものさえも誕生します。

これらの最初の星は、宇宙の構造を理解する鍵を握る可能性があります。理論的には、それらがどこでどのように形成されたかは、暗黒物質（目に見えず、その重力によって検出できる神秘的な物質）の初期のパターンに関連しており、それらのライフサイクルと死は、最初の銀河の形成に影響を与えるフィードバックを引き起こしました。そして、太陽の約30〜300倍の質量（そして数百万倍の明るさ）と推定される超大質量で短命の星であるため、これらの最初に生まれた星は、超新星として爆発し、その後崩壊してブラックホールを形成し、その後膨張して合体した可能性がありますほとんどの巨大銀河の中心を占める巨大なブラックホールに。

これらのいずれかを目撃することは、これまでに構築されたいかなる機器や望遠鏡をも超える偉業です。

ジェームズ ウェッブ宇宙望遠鏡のツアーに参加する

ウェッブは、厚く湾曲したマストと帆を備えたダイヤモンド型のいかだに少し似ています。帆がベリリウムを噛む巨大なミツバチによって作られたものだとしたら。 「いかだ」（または ）は、反射金属でコーティングされた高性能プラスチックの膜層（すべて人間の髪の毛ほどの薄さ）でできています。これらは一緒にメインの反射板と計器を保護します。

ウェッブの「キール」は、その と考えられるものです。巨大なサンシールドがリフトオフのために折りたたまれる場所です。中央には宇宙船バスがあり、電力、姿勢制御、通信、コマンドとデータの処理、熱制御など、ウェッブの稼働を維持するすべてのサポート機能が詰め込まれています。高利得アンテナがウェッブの外装を飾っており、精密誘導センサーと連動してすべてを正しい方向に向け続けるスタートラッカーのセットも同様です。最後に、サンシールドの一端に垂直に、帆船のトリム フラップと同じように、光子が船に及ぼす圧力を相殺する運動量トリム タブがあります。

日よけの上には「帆」、つまりウェッブの帆があります。ウェッブには、遠くの銀河からの光を測定する直径 6.5 メートル (21.4 フィート) の主鏡があります。 (比較すると、ハッブル宇宙望遠鏡の鏡は 2.4 メートル [7.8 フィート] です)。これは 18 個の六角形のベリリウム セクションで構成されており、発射後に展開され、1 つの巨大な主鏡のように機能するように調整されます。このミラーは非常に軽量な設計で、構造全体をドロップリーフテーブルのように折りたたむことができます。ミラーの形状が六角形であるため、隙間のないほぼ円形の構造が得られます。ミラー セグメントが円の場合は、それらの間に隙間ができます。

これらすべての研究を可能にする機器を詳しく見てみましょう。

インストゥルメンツ: 視覚を超えた視覚

ウェッブは視覚範囲 (赤と金色の光) をある程度見ることができますが、基本的には大型の赤外線望遠鏡です。

しかし、赤外線観測は宇宙を理解するために不可欠です。塵やガスは、恒星の苗床では星の可視光を遮ることがありますが、赤外線は通過します。さらに、宇宙が膨張し、銀河が離れていくにつれて、その光は「伸びて」赤方偏移し、赤外線などのより長い電磁波 (EM) 波長に向かってスライドします。銀河が遠くなるほど、遠ざかる速度が速くなり、その光の赤方偏移が大きくなるため、ウェッブのような望遠鏡の価値が高まります。

赤外線スペクトルは、系外惑星の大気や、生命に関連する分子成分が含まれているかどうかに関する豊富な情報も提供します。地球上では、水蒸気、メタン、二酸化炭素は熱赤外線（別名熱）を吸収するため、「温室効果ガス」と呼ばれています。この傾向はどこでも当てはまるため、科学者はウェッブを使用して、分光測定値で明らかな吸収パターンを探すことで、遠い世界の大気中のそのような物質を検出できます。

ウェッブが答えられる質問

ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡は、これまでに建造された中で最大かつ最も強力な宇宙望遠鏡です。宇宙に打ち上げられる望遠鏡としては最も複雑なものとなる。 5年から10年続くと予想されるそのミッション中に提供されるデータは、宇宙に対する私たちの理解を変える可能性があります。

なぜ？なぜなら、その目標は、ビッグバンを含む宇宙の歴史のすべての段階を調べることだからです。ただし、ウェッブ望遠鏡のミッション中には 4 つの異なる目標があり、それらは次のようにグループ化されます。