ハッブル宇宙望遠鏡やジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡と並ぶ、次世代の巨大宇宙望遠鏡計画が動き出します。「ハビタブル・ワールド・オブザーバトリー（HWO）」と名付けられたこの望遠鏡は、第二の地球の発見から暗黒物質の謎の解明まで、人類最大の宇宙の謎に挑みます。約110億ドルの巨額を投じ、2040年代の運用開始を目指すこのプロジェクトは、天文学の歴史を変える可能性を秘めています。米国の天文学界で最も権威ある10年毎の大規模観測計画調査で提案されたHWOは、いかにして宇宙の謎に挑むのか。その革新的な技術と野心的な目標に迫ります。
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天文学・天体物理学の10年毎調査
全米アカデミーズの物理天文部会は、10年ごとに最先端の科学的な疑問と、それに答えるために必要な大規模な観測計画を選定し、優先順位付けをしています。
この調査によって作成される勧告の持つ影響は非常に大きく、トップクラスの優先順位に位置づけられた計画はそのほとんどが実現しています。
科学史に残る重要な発見を残してきたハッブル宇宙望遠鏡、チャンドラX線観測衛星、スピッツァー宇宙望遠鏡、ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡は過去の10年調査にて提案され、実現したプロジェクトです。
2010年度に提案されたナンシー・グレイス・ローマン宇宙望遠鏡は、ダークエネルギーの理解に重点を置いた赤外線サーベイ望遠鏡として2030年代の打ち上げに向けて開発が進んでいます。
2021年11月4日に公開された2020年度の第7次報告書では、新たな野心的なプロジェクトが提案されました。
その中心となるのが、「ハビタブル・ワールド・オブザーバトリー（Habitable Worlds Observatory: HWO）」です。
2030年代後半から2040年代初頭の打ち上げを目指すこの次世代宇宙望遠鏡は、人類の宇宙観を大きく変える可能性を秘めています。
革新的技術が切り開く新時代
HWOの特徴は、その革新的な観測技術にあります。中核となる「コロナグラフ装置」は、惑星観測の最大の障壁である恒星からの強い光を効果的にブロックします。
数千個のアクチュエーターによって制御される超精密な可変形ミラーにより、これまで実験室でしか実現できなかったレベルの観測精度を宇宙空間で実現します。
また、搭載が検討されている紫外線観測に特化したシリコンカーバイド（SiC）検出器も特筆すべき点です。
可視光に対して「盲目」というユニークな特性を持つこの検出器は、フィルターなしでも紫外線を効率的に捉えることができ、宇宙空間での長期観測に理想的な性能を備えています。
解明に挑む4つの宇宙の謎
1. 第二の地球を求めて
HWOの最重要ミッションは、生命が存在する可能性のある系外惑星の探査です。
SiC検出器による210-350nmの波長域でのオゾン探知は、生命の存在を示す決定的な証拠となる可能性があります。
164の候補恒星システムの観測により、ハビタブルゾーンに位置する地球型惑星の発見が期待されています。
最新のレーザー周波数コム技術は、秒速30センチメートルという恒星のわずかなふらつきを検出可能にします。
これは、これまで見つけることができなかった地球型惑星の発見につながる革新的な進歩です。
2. 暗黒物質の正体に迫る
宇宙の質量の大部分を占めるとされる謎の物質、暗黒物質。HWOは、その解明に新たなアプローチで挑みます。
高精度な観測装置による銀河や銀河団の重力レンズ効果の詳細な観測は、暗黒物質の分布と性質について、これまでにない精度のデータをもたらすことが期待されています。
3. 銀河進化の歴史を紐解く
銀河はどのようにして誕生し、現在の姿に進化してきたのか。
この根本的な問いに対して、HWOは初期宇宙における銀河形成のプロセスを観測することで答えを探ります。
特に、ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡が発見した初期銀河の特異な元素分布について、新たな視点からの観測データを提供します。
4. 宇宙における元素の旅
私たちの体を構成する元素は、どのようにして作られ、どのように分布していったのか。
HWOは、初期宇宙から現在に至る元素の形成と分布の歴史を探ります。
特に、生命に必要な重元素の形成過程と、それらが惑星系にどのように取り込まれていったのかを理解することは、生命の起源を考える上で重要な手がかりとなります。
国際協力で実現する野心的計画
このような革新的なミッションの実現には、莫大な予算と技術的課題の克服が必要です。
米国政府から約110億ドルの予算が見込まれており、ノースロップ・グラマン、ロッキード・マーティン、ボール・エアロスペースなどの主要企業が参画を予定しています。
また、ハッブル宇宙望遠鏡のような保守・アップグレード機能の実装も検討されており、遠隔操作可能なロボットシステムによる継続的なメンテナンスと性能向上が計画されています。
新たな宇宙観の幕開けへ
HWOの登場は、人類の宇宙観に革命的な変化をもたらす可能性を秘めています。
第二の地球の発見、暗黒物質の解明、銀河形成の理解、そして宇宙の化学進化の解明。
これらの謎への挑戦は、私たちの宇宙における位置づけを根本から変えるかもしれません。
地上の大型望遠鏡やジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡との連携により、これらの謎に対する多角的なアプローチが可能となります。
2040年代、人類は宇宙の根源的な謎に対する答えに、かつてないほど近づくことになるでしょう。
参考文献
- NASA Awards Advance Technologies for Future Habitable Worlds Mission
- Analysis of Habitability and Stellar Habitable Zones from Observed
- Novel SiC UV Instrumentation Development with Potential Applications
- Dynamical Viability Assessment for Habitable Worlds Observatory Targets
- NASA Reveals Plan to One-Up the James Webb Space Telescope
- Physics of the Cosmos (PhysCOS) – NASA
