ハッブルでは見えない巨大なジェームズ・ウェッブ望遠鏡が見ることになるもの

クリスティン・チェンのような天文学者は、迫りくるジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の打ち上げに興奮しています。

100億ドルの手段、737型機の半分の大きさ金でコーティングされた鏡がいっぱいのこの宇宙船は、地球から100万マイル離れたところを周回し、人類がこれまで見たことのない場所を覗き込むことになる。これには、以下の一部が含まれます。史上初のスター誕生、最も遠い銀河、そして宇宙の興味深い惑星。

「本当にすごいですね」と天文学者のチェン氏は驚いた。宇宙望遠鏡科学研究所、ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）を運営する組織。

この望遠鏡の待望の打ち上げは現在、2021年12月18日に予定されているが、ここ数カ月間、この望遠鏡は科学的研究とは無関係な理由でしばしばニュースになっている。NASAはジェームズ・ウェッブにちなんでこの注目すべき装置を命名した, 1960年代のNASAのリーダーで、連邦政府が統治していた時代にNASAを監督した。LGBTQの従業員を迫害し解雇したNASAや他の部門から。それはアメリカの歴史の中で「」と呼ばれる恥ずべき時代でした。ラベンダー・スケア」 今のところ、NASAはそれを言ったJWSTラベルを維持しますウェッブに関する「名前の変更を正当化する」証拠は見つからなかったにもかかわらず。

1990 年代に当初「次世代宇宙望遠鏡」と呼ばれた JWST は、伝説的なハッブル宇宙望遠鏡に加わり、宇宙から宇宙の鮮明な景色を捉えることになります。ハッブルは科学の宝です。 30年間にわたり、地球上空340マイルを周回しているとハッブルは提供した。前例のない、素晴らしい宇宙、銀河の眺め、 そして惑星。しかし、JWST は老朽化したハッブルに代わるものではありません。 JWST は、異なる高度な機能を備えた後継製品です。

これが JWST であり、最終的にはあなた、ハッブルではできないことがわかります。

深い、深い過去を覗いてみる

大きなミラーを備えた望遠鏡では、より暗い天体も見ることができます。それは、大きなミラーがより多くの光を取り込むためです。光の粒子をピンポン玉、望遠鏡の鏡をバケツとして想像してください。ハッブルの鏡は直径約 8 フィートですが、JWST の鏡はそれよりはるかに大きく、直径は 21 フィートを超えています。

天文学者であり、ウィスコンシン大学ミルウォーキー校マンフレッド・オルソン・プラネタリウムの館長であるジーン・クレイトン氏は、「もっとピンポン球を集めることになるだろう」と説明する。

130億年以上前に宇宙で形成された最も初期の星や銀河を観察するには、より多くの光を捉えることが重要です。の宇宙は絶え間なく膨張している、暴力的な始まり以来、絶えず成長または拡大していることを意味します（"ビッグバン") したがって、宇宙のこれらの古代の部分からの光は、非常に、非常に、非常に遠いところにあります (何十億もの光年）。最も遠い光は数十億年前に星を残したので、この光を観察することは、深い、深い過去を覗き込むようなものです。

「私たちは過去を振り返っています」とチェン氏は語った。 (自分の星を見ても保護付き— 私たちは過去も覗いています。それ8分以上かかります太陽光が地球に届くように。）

そして私たちは前例のないものを目にするでしょう。

「私たちは、これまでに形成された最初の星や銀河を見ることになるでしょう」とクレイトン氏は語った。 「ハッブルではこれを実現できませんでした。」

ハッブルは約127億年前の微かな光、つまりビッグバンから10億年後に存在した光を見ることができます。すべてが計画通りに進めば、JWST では、最も初期の星や惑星が形成され始めた約 137 億年前の光が観測されることになります。

ベールを持ち上げる

ハッブルは主に人間が見ることのできる光（別名）を捉えています。「可視光線」）。しかし、私たちの目から届く光にはたくさんの種類があります。見えない。 JWST は、これらの 1 つを観察することに特化しています。赤外線」、これにより天文学者ははるかに多くの星や惑星を見ることができます。

どうして？

宇宙は厚い煙のような塵とガスの雲で満たされています。 「それが物事を曖昧にします」と、太陽系外の惑星（別名系外惑星）を研究しているネバダ大学ラスベガスの物理学助教授、ジェイソン・ステフェン氏は説明する。

しかし、赤外線は厚い塵の雲をすり抜けることができます。赤外線の方が長い波長可視光よりも光波が大きいため、宇宙の粒子によって光波が散乱されず（そして隠蔽され）ません。波長が長くなると、山と谷が遠く離れて広がり、空間内の粒子と衝突する可能性が低くなります。

ハッブルによって撮影された以下の画像の比較は、赤外線が宇宙の塵をすり抜けていく様子を示しています。それは、塵とガスのまばゆい雲であるカリーナ星雲です。ハッブルの赤外線観測では、塵の後ろに隠れている多くの星が明らかになります。

「それはベールを持ち上げます」とクレイトンは言いました。

さらに、赤外線で見ることで、非常に遠くにある銀河や星を見ることがはるかに簡単になります（または場合によっては可能になります）。前に説明したように、宇宙は常に膨張し続けています、そして宇宙を伝わる光も伸びます。 「遠くの銀河を見ていると、その光は伸びているのです」とステフェン氏は説明した。光の波長が長くなります。

それは問題です。 「この光は赤外線として私たちに届くため、可視波長の光では遠くの物体が非常に暗く（または見えなくなり）ます。」NASAはこう書いている。しかし、JWST の赤外線ビューは、目に見えないものを可視化します。

スーパーアース

宇宙には系外惑星ほど魅力的なものはほとんどありません。なぜ、これらの既知の惑星のいくつかは、「スーパーアース「私たちの惑星の約2〜10倍の大きさで、居住可能な岩石環境、さらには水が含まれている可能性があります。JWSTは、他の星系にある系外惑星の観察にかなりの時間を費やします。（JWSTにとって、これらの惑星は点ではなく点として見えます）壮大でカラフルな惑星。)

すでにNASAは認めている宇宙で4,500以上の系外惑星を発見。しかし、JWST には塵の雲を透視する能力があるため、天文学者のチェン氏はさらに多くのことを発見できると期待しています。

重要なことは、JWST は単に系外惑星の存在を探り当てるだけではありません。彼らの雰囲気を分析します。望遠鏡分光計と呼ばれる機器を運ぶ光が粒子にどのように反応するかに基づいて、粒子が何で構成されているかを明らかにすることができます。 (たとえば、水蒸気や酸素を通過する光は、特定のよく知られた方法で動作します。)

たとえ比較的刺激の少ない分光写真画像天文学者にとっては、素晴らしい写真よりもはるかに役立つ場合があります。クレイトン氏は、「情報量が非常に多い。きれいな写真よりもはるかに多くの情報が得られる」と説明した。

科学者にとって特に興味深いのは、TRAPPIST-1 星を周回する岩石の 7 つの既知の惑星、地球から約40光年（235兆マイル）離れています。おそらくJWSTは、私たちの空気に吸い込む酸素藻類や植物のように、大気中に生命の可能性のヒントがある岩石惑星を発見するでしょう。

しかし、この宇宙科学が始まる前に、JWST には、気が遠くなるようなものではないにしても、素晴らしい旅が待っています。

衝撃的な打ち上げ（ロボットの積荷は異常に貴重である）の後、JWST は宇宙を通って 100 万マイルの旅をしなければなりません。ぎっしりと詰まった六角形の鏡は正しく展開しなければなりません。テニスコートサイズの日よけ計画通りに展開しなければならない。また、ハッブルとは異なり、宇宙飛行士は宇宙に打ち上げることができず、非常に遠い望遠鏡の潜在的な問題を解決することもできません。

この打ち上げは天文学の世界に大きな影響を及ぼします。 「誰もが首をかしげている」とステフェン氏は語った。