ユークリッド：100億光年離れた暗黒物質を覗く

地球から150万キロ離れたラグランジュL2点（以下、「L2点」）に、ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡が「新しい友達」を迎え入れます。

7月1日東部時間午前11時12分、欧州宇宙機関のユークリッド宇宙望遠鏡（以下、「ユークリッド」）がフロリダ州ケープカナベラル空軍基地からファルコン9ロケットで打ち上げられ、宇宙の暗黒物質と暗黒エネルギーを探査するミッションが開始された。

一度に空の一部のみに焦点を合わせるウェッブ宇宙望遠鏡とは異なり、ユークリッドは天の川銀河の外側の広い範囲を同時にカバーし、100億光年以内の数十億の銀河を観測して、これまでで最大かつ最も正確な宇宙の3Dマップを作成します。

なぜまだL2なのでしょうか?

物理学の世界には、暗黒物質と暗黒エネルギーという 2 つの「暗雲」が常に存在してきました。

ユークリッドが「描こうとした」宇宙の 3D マップには、銀河の形、位置、動きなどの情報が含まれていました。これにより、宇宙物質の分布と宇宙の進化が明らかになり、天文学者が宇宙の暗黒エネルギーと暗黒物質の特性を推測し、人類の宇宙の性質に対する理解を深めるのに役立ちます。

この課題は非常に困難であったため、ユークリッドにはさらに多くの「特殊能力」を与える必要がありました。 「ユークリッドの調査方法は、選択された15,000平方度の空の領域の写真を撮り、シームレスなスペクトルを観測することであり、これにより空全体を完全にカバーできます。」中国科学院国立天文台の研究員、李然氏はサイエンスタイムズに対し、ユークリッドはL2地点に到達した後、2つの主要装置の起動、データの較正、システムの熱安定性の確認など、科学ミッションを実行する前に2か月のデバッグ期間を経ると語った。

「ユークリッドの近赤外線検出器は、天体観測ミッションの完了に非常に重要だ。L2地点への打ち上げは、より低い観測ノイズの実現に役立つ。同時に、天体画像を正確に測定する必要があり、L2地点の環境はより安定している」と李然氏は分析した。

Webbとの違いは何ですか?

L2 地点にはすでにウェッブ宇宙望遠鏡があるのに、なぜユークリッドを打ち上げるのでしょうか?

短期間に多数の銀河を観測する必要があるため、天体観測を行うユークリッドなどの望遠鏡は通常、非常に広い視野を持ち、一度に広い範囲の天空を観測することができます。

「デザインの観点から見ると、ユークリッドとウェッブはまったく異なります。」李然氏は、ウェッブは視野が狭い汎用精密望遠鏡で、観測できる空の領域は狭いが、個々の銀河の観測精度は高いと説明した。一方、ユークリッドは、広い範囲にわたって国勢調査のような観測を行う必要がある調査望遠鏡であり、個々の銀河の非常に詳細な観測に対する要件は低くなっています。

具体的には、ユークリッドの主鏡の口径はわずか1.2メートルで、ウェッブ宇宙望遠鏡の6.5メートルよりもはるかに小さいため、暗い天体を観測する能力は低くなります。しかし、ユークリッドは一度に約 0.57 平方度を観測できるのに対し、ウェッブ宇宙望遠鏡は一度に約 0.002 平方度しか観測できません。この広い視野は、1 枚の写真で多くの銀河を見ることができることを意味します。最終的に、ユークリッドは銀河の広大な領域を観測することで、宇宙そのものの特性を研究することになります。

結果は常に変化している

ユークリッド宇宙望遠鏡の公式サイトによると、研究者は宇宙の広い範囲で観測された物質の分布構造を物理モデルと比較することで、宇宙の膨張の過程を推測し、宇宙の将来の運命を予測することができるという。

ユークリッドは6年間のミッション期間中、可視画像装置（VIS）と近赤外線イメージング分光計および光度計（NISP）の2つの機器を使用して観測を実施します。このうち、可視光帯域カメラは6億画素を有し、可視光帯域における銀河の形状の微細な変形や光度の変化を観測し、変形の原因となる重力場の強度を推定することで、暗黒物質の分布情報を得ることができる。近赤外線イメージング分光計および輝度計は、6,500 万ピクセルの 4×4 赤外線検出器で構成されており、数百万の銀河の高精度な分光赤方偏移測定を実行できます。

李然氏は、ユークリッドがいくつかの重要なダークエネルギーパラメータを10%未満の精度誤差で測定し、天文学者がそのような精度でダークエネルギーの進化を観察するのに役立つと期待していると考えています。

「もちろん、この精度ではまだこの進化を見ることができない可能性もあります。」李然氏は、これが現在の標準的な宇宙論モデルをさらに裏付けるものとなり、暗黒エネルギーの大幅な進化を可能にするいくつかの理論モデルを否定する可能性があると付け加えた。

宇宙はどのように膨張したのでしょうか?暗黒物質と暗黒エネルギーの本質は何ですか?将来的には、ユークリッドは 100PB を超えるデータを収集することが期待されており、これは複数の地上望遠鏡による観測によって補完され、強化されることになります。探査機によって得られた科学的データは2025年、2027年、2030年に公開される予定だ。