暗黒宇宙の「ユークリッド」を探る

2023年7月1日、天文学者たちが待ち望んでいたユークリッド望遠鏡が、ついに米国スペースXのファルコンロケットで打ち上げられた。ユークリッド望遠鏡は欧州宇宙機関の科学プログラムの一部であり、その使命は宇宙の3Dマップを作成し、宇宙の最も暗い秘密を明らかにすることである。

アメリカでもヨーロッパでも、科学者は望遠鏡をコストに応じて分類します。 Euclid は中規模クラス (または M クラス) のミッションです。たとえば、太陽系外惑星を発見して研究する PLATO ミッションと、惑星の大気を研究する ARIEL ミッションは、どちらも中レベル ミッションです。ガンマ線バーストを検出するおなじみのSwift衛星や、太陽系外惑星を検出するTESS衛星も中規模のミッションです。

それに比べると、私たちがよく知っているハッブル望遠鏡と、わずか 2 年前に打ち上げられたウェッブ望遠鏡は、どちらも大型の望遠鏡です。一方、X線望遠鏡NuSTARとX線偏光を検出するIXPE望遠鏡は、比較的低コストであるため、どちらも小型の望遠鏡です。

軌道上のハッブル望遠鏡 |トゥチョンクリエイティブ

打ち上げ後、約1か月かけて7月末に地球から150万キロ離れた最終目的地ラグランジュポイント2（L2）に到着する予定。では、ラグランジュ点とは何でしょうか?通常、2 つの巨大な天体の周囲には 5 つの比較的安定した点があり、これらは異なるラグランジュ点と呼ばれます。太陽と地球を結ぶ線上には、それぞれ L1、L2、L3 があります。 L1 は太陽と地球の中間に位置し、L3 は太陽に近く、L2 は地球に近いです。これら 3 つの点に加えて、地球と太陽の両側にそれぞれ L4 と L5 の 2 つの点があります。これに比べて、L2 は太陽から遠く、干渉を受けにくく、観測条件も良く、長期の観測が可能であるため、L2 地点に向けていくつかの望遠鏡が打ち上げられています。

ユークリッド望遠鏡は長さ4.7メートル、直径3.7メートルです。主に直径1.2メートルの主鏡を備えた望遠鏡で構成され、0.5平方度の面積をカバーします。可視光カメラ、近赤外線分光計、光度計が搭載されています。これらの機器は、可視光で銀河の正確な位置と形状を測定し、赤外線で銀河の赤方偏移を測定し、そこから距離を導き出します。少なくとも6年間続くミッションの間、ヨーロッパ13か国と米国、カナダ、日本の科学者からなる国際連合がユークリッド望遠鏡を使用して約15,000平方度、つまり空の約3分の1を観測する予定です。

その時までに、ユークリッド望遠鏡は次のような驚くべき偉業を達成しているだろう。

1. 20 億個の銀河を含む、これまでで最大かつ最も正確な宇宙の 3 次元地図を作成します。

2. 天体源の形態、明るさ、スペクトル特性を説明する。

3. 10億個の弱い重力レンズを含む約100億個の天体源を観測する。

4. 銀河団を研究するために、少なくとも 3,000 万個の天体のスペクトル赤方偏移を測定する。

5. ユークリッド望遠鏡のいわゆる深視野観測では、空の 3 つの領域が繰り返し観測されます。 3 つの深視野は合計 50 平方度をカバーします。これら 3 つのエリアはミッション全体を通じて定期的に訪問され、望遠鏡と機器の性能の安定性を監視するための校正フィールドとして使用されます。

上の図から、ユークリッド望遠鏡の強力な能力をすでに感じたかもしれません。それで、どんな宇宙の謎が解明されるのでしょうか?星、惑星、ガス、その他目に見えるものはすべて、宇宙全体の構成のわずか 5% を占めるに過ぎないことがわかっています。残りの95%は、銀河の安定性を維持する暗黒物質と、宇宙の加速膨張を推進する暗黒エネルギーで構成されています。

しかし、暗黒物質と暗黒エネルギーの性質については、私たちはほとんど知りません。ユークリッド望遠鏡は、過去100億年にわたる宇宙の進化を観測することで、宇宙がどのように膨張し、宇宙の構造がどのように形成されたかを明らかにし、暗黒物質や暗黒エネルギーに関連するより多くの情報をもたらします。

さらに、ユークリッドは広大な天空範囲と数十億の星と銀河のカタログを備えており、ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡やアタカマミリ波サブミリ波干渉計、さらには欧州超大型望遠鏡 (ELT)、30メートル望遠鏡 (TMT)、平方キロメートルアレイ (SKA)、チリのベラ・ルビン天文台などの将来のミッションにも豊富なターゲットを提供します。ここでも、ユークリッド望遠鏡がさらなる驚きをもたらしてくれることを心から願っています。

この記事は、科学普及中国星空プロジェクトの支援を受けた作品です。

著者: ゴウ・リージュン

レビュアー: 李海寧

制作：中国科学技術協会科学普及部

制作：中国科学技術出版有限公司、北京中科星河文化メディア有限公司