宇宙の始まりに迫る２
こんにちは。旅のアドバイザーのさくらです。
3月に宇宙の始まりを知るには、より遠くの銀河（星）を観測することが一つの方法で、遠くを見ることが過去を見ることになるからと書きました。
大気の揺らぎの影響を無くすために、地球の大気圏の外にハッブル宇宙望遠鏡(HST)を打ち上げたこと。ハッブルが129億光年先の恒星を見つけ、ビッグバンから約9億年後に誕生した恒星と考えられている話をしました。
ハッブル宇宙望遠鏡の後継機として設計されたのが、ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡(JWST)です。
JWSTの構想から打ち上げまでは数十年かかり、当初2011年打ち上げの予定が2021年12月まで延びました。理由は赤外線で宇宙を観測すれば、ハッブル宇宙望遠鏡より遠いところまで観測できることは分かっていたのですが、熱を持つものは全て赤外線を出します。太陽だけでなく地球や望遠鏡の観測機器からも赤外線が出ます。赤外線の影響をすべて排除して観測する方法を見つけないといけないからです。検討し続けた結果、
１．JWSTを地球や太陽などが発する光（赤外線）を同時に遮光できるラグランジュ点（L2）、地球から150万キロメートル離れたところに設置する。
２．遮光シールドの影の中で観測を行う。遮光シールドの太陽に面した側が約85℃になるのに対し、影の側はおよそマイナス230℃に保たれる。
３．主鏡の口径は6.5メートルとし、広い範囲の赤外線を集める
４．熱（赤外線）を発せず高精度な観測機器を開発する
以上を実現する必要があることが分かりました。
理論上で計算ができても、実際に具現化するには、多くの新しい技術と実験が必要です。なぜならJWSTは地球から150万キロメートル離れたところに設置するのですが、そこまでどうやって運ぶかという問題です。ハッブル宇宙望遠鏡のように地上で組み立てて打ち上げることは不可能な大きさだったからです。そのうえトラブルがあっても人が行くことはできません。
そこで取り入れられたのが「折り紙」です。太陽や地球から発せられる赤外線を遮断する遮光板はテニスコートより広く厚さは人の髪の毛ほど。これを折りたたんで打ち上げ、宇宙で主鏡の後ろに拡げます。アルミ箔を折りたたんでテニスコートの広さまで破れずに拡げると考えれば、その困難が分かります。地上で何度もシミュレーションや実験を行いましたが、2018年の地上テスト中に、遮光板が破れるアクシデントが発生しました。ちなみに遮光板はSPF100万の紫外線保護機能を有しているそうです。
ハッブル宇宙望遠鏡は口径2.4メートルの一枚の鏡で作られましたが、JWST主鏡の口径は6.5メートルです。この大きさではロケットに搭載できません。そこで18枚の六角形セグメントに分けて、左右から3つに折りたたんで積み込み、宇宙で拡げたあとに18枚の鏡の位置や方向を動かして、全ての焦点が一つに集まり6.5メートルの鏡として機能する調整機能を付けました。
JWSTは、アリアン5ロケットで2021年12月25日に打ち上げられ、月までの距離の４倍の宇宙で遮光板や主鏡を拡げ各機器の組み立てと調整に成功、2022年から無事に観測が始まりました。地上で地道なシミュレーションと実験を繰り返した成果だと思います。
さっそく多くの成果を出しています。詳細は参考サイト・参考資料をご覧ください。新しい技術が実装されると、新たな発見があり、発見によって別の新たな謎が出てくる。宇宙の始まりはいつで、どのようだったのか。私たち人類を含め宇宙はなぜ存在するのか。想像や仮説を立てて考え、それを証明するために国や立場を超えて科学者たちが協力して知恵を絞る。現在の天文学・宇宙物理学等で行われていることは人類のひとつの理想に思えます。
■参考サイト・参考資料
・NASA ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡
https://science.nasa.gov/mission/webb/
・ハッセルブラッド社
NASAの契約写真家でJWSTの建設を記録したChris Gunn氏の写真
https://www.hasselblad.com/inspiration/stories/chris-gunn-nasa-james-webb-telescope-hasselblad/
・ビジネスインサイダージャパン
「ジェームズ・ウェッブ望遠鏡が2022年に撮影した驚くべき画像20枚」
https://www.businessinsider.jp/post-263782
・早稲田大学 研究活動News
133億光年かなたの銀河の中に最遠方の星団を発見。宇宙年齢4億6千万年の時代の星団。
https://www.waseda.jp/inst/research/news/77941
・NHK サイエンスZERO
「ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の驚異の実力『人類の“宇宙観”変わる！？』」
https://www.nhk.jp/p/zero/ts/XK5VKV7V98/blog/bl/pkOaDjjMay/bp/pwBb2V6G0w/