欧州宇宙機関は土曜日、1.5億ドルを投じてユークリッド宇宙望遠鏡を打ち上げた。これは、宇宙に遍満する未知の物質であるダークマターと、神秘的な斥力であるダークエネルギーの性質を突き止めるという野心的な初めての試みである。宇宙の膨張を加速させます。
「暗い部屋で黒猫を見つけることは、特に猫がいない場合には非常に困難です」と、ライデン大学の天文学者で研究者からなるユークリッド・コンソーシアムのメンバーでもあるヘンク・フックストラ氏は言う。 「こうした観察結果はあるものの、適切な理論が不足しているため、私たちが置かれている状況はちょっとしたものです。
「これまでのところ、暗黒物質、暗黒エネルギー、および素粒子物理学に関連するその他の課題について、適切な説明を思いついた人は誰もいません。 …ユークリッドの打ち上げは本当に宇宙論を未来に[運びます]。 これはダークエネルギーを研究するために設計された初の宇宙ミッションです。」
1998 年、宇宙の膨張の地図を作成していた天文学者は、すべての構成要素の重力によって宇宙の速度が低下すると予想していました。 彼らは宇宙が膨張し、その中のすべてがXNUMX億年からXNUMX億年前に加速し始めたことを発見して驚きました。 その加速に力を与える未知の力はダークエネルギーと呼ばれました。
研究者たちはその後、暗黒エネルギーが宇宙全体の質量エネルギー収支のほぼ 24 分の 5 を占めると結論付けています。 暗黒物質は宇宙の約 XNUMX パーセントを占めていますが、地球、人間、星、銀河といった通常の物質を構成する原子や分子はわずか XNUMX パーセントを占めています。
ユークリッドのカメラは、過去10億年にわたる銀河からの光の微妙な変化を研究することによって、科学者が暗黒エネルギーがかつてアインシュタインの一般相対性理論によって予測された不変の「宇宙定数」と一致するかどうか、あるいは重力の現在の理解が正しいかどうかを調べるのに役立つだろう。見直しが必要です。
パリ天文物理学研究所の天文学者であり、ユークリッド科学チームのメンバーでもあるヤニック・メリエ氏は、次のように述べています。
「ユークリッドのミッションの目的は、次の疑問に対する答えを提供することです。なぜ宇宙の膨張が加速しているのか、つまり暗黒エネルギーの性質は何なのかということです。」 それは宇宙定数ですか？ それは時間とともに変化する可能性のある特性を持つ動的な暗黒エネルギーなのでしょうか? それとも、それは宇宙論的スケールでの一般相対性理論への逸脱でしょうか?」
同時に、ユークリッドは、光やその他の電磁放射線を放出も反射もしないが、重力の影響がはっきりと見られる粒子の海である暗黒物質の性質も研究する予定です。 ダークマターは銀河がばらばらになるのを防ぎ、ビッグバン以来 13.7 億年間にわたって銀河がどのように進化し、集合してきたかに影響を与えます。
「ユークリッドは暗黒物質の分布と銀河の分布を宇宙から前例のない精度で調査するだろう」とメリエ氏は語った。 「それはまた、過去10億年にわたる宇宙の歴史を再構築するでしょう。」
10億個以上の銀河を画像化することでそれを実現する。 地上のソフトウェアは、1.5 億以上の最適な候補を特定し、ユークリッドとそのターゲットの間の空間を埋める目に見えない暗黒物質の雲によってその形状がどのように歪められたかを分析するのに役立ちます。
弱い重力レンズとして知られるこの技術は、川底に散らばる岩の形を水がわずかに歪ませるのと概念が似ています。 これは宇宙論的な観点から見ると非常に微妙な影響であり、解明するには複雑なソフトウェア、強力なコンピューター、そして 1,500 つの研究センターの XNUMX 人以上の科学者が必要です。
しかし、すべてがうまくいけば、ユークリッドは「銀河の形状を変える重力レンズ効果を利用して、暗黒物質の分布を直接観測することになる。銀河の形状は、与えられた視線に沿った暗黒物質の分布によって偏向されることになる」とメリエ氏は語った。 「そしてそれは、ユークリッド場における目に見えない暗黒物質の分布を提供するでしょう。」
何千万もの銀河の分光観測により、研究者は距離と速度を三次元でマッピングすることができ、実際に暗黒エネルギーが宇宙膨張の加速の背後にある力なのか、それとも何か別の説明が必要なのかを明らかにすることができるだろう。
このミッションは、スペースXファルコン11ロケットがケープカナベラル宇宙軍基地で轟音を立てて爆発した東部夏時間土曜日午前12時9分に始まりました。 電光石火のコンピューターチェックの後、ロケットは発射され、1.7万ポンドの推力を超えて上昇し、地域住民や観光客に壮観な週末のスカイショーを披露した。
9分後、ロケットの第XNUMX段エンジンがXNUMX回点火された後、ユークリッドは解放されて自立飛行した。 ファルコンXNUMXの第XNUMX段は、スペースXのいつものように、自ら飛行して沖合のドローン船に着陸した。
欧州宇宙機関（ESA）は昨年、フランス領ギアナのクールーから飛び立つロシアのソユーズロケットでユークリッド宇宙望遠鏡を打ち上げる準備を進めていた。 しかし、ロシアのウクライナ侵攻を受けて、それらの計画は崩れ去り、ユークリッドは宇宙へ行くことができなくなった。
昨年9月、ESAはスペースXに対し、同社のファルコンXNUMXロケットによる打ち上げの可能性について打診した。 年末までに契約が締結され、チームは土曜日の打ち上げに進むことができた。
ESAの科学プロジェクト責任者、マイク・ヒーリー氏は「我々はスペースXに多大な感謝をしている」と語った。 「彼らがいなかったら、私たちの衛星はXNUMX年間地上に留まり続けていたでしょう。」
ユークリッドは、地球からおよそ 2 万マイル離れた宇宙領域、つまりラグランジュ ポイント 2 に向かっています。そこでは、太陽と地球の重力が結合して静止領域が形成され、宇宙船は最小限の操縦と燃料使用でその場に留まることができます。 ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡も LXNUMX ポイントで動作します。
重量4,760ポンドのEuclidには、ほぼ完璧な3フィート、幅11インチの主鏡と、600メガピクセルの可視光カメラと64メガピクセルの赤外線画像分光計というXNUMXつの機器が装備されています。 望遠鏡の視野は満月の約XNUMX倍の大きさです。
15,000 か月にわたるチェックアウトと校正期間の後、Euclid は 10 平方度の空のマッピングを開始します。これには、天の川銀河の外側のすべての空間、画像銀河、および XNUMX 億年前の銀河団が含まれます。
それは、宇宙の初期の重力による減速から、新たな暗黒エネルギーの支配下での加速膨張の時代への移行を捉えることになる。
「Euclid は、ハッブルがアクセスできるよりもはるかに大きな領域を一度に提供できます」と ESA の Euclid プロジェクト科学者、René Laureijs 氏は述べています。 「ハッブルは生涯を通じて 100 平方度以上の範囲をカバーすることはできませんでしたが、これはユークリッドによって 10 日で達成できます。 したがって、空調査のサイズである 15,000 平方度を取得するには、空からこれらの大きな画像が必要です。」
ユークリッドが天空の地図を完成させるには 100 年かかり、70,000 日あたり約 XNUMX ギガバイトの圧縮データが生成され、ミッションの過程で推定では想像も難しいが XNUMX テラバイトの圧縮データが生成されます。
Euclid研究者コンソーシアムのメンバーであるジェイソン・ローズ氏は、「あなたのiPhoneのピクセルはおそらく10メガピクセルだ」と語った。 「つまり、（700 つの Euclid ）カメラを合わせると XNUMX メガピクセル近くになります。 私たちはこれらのカメラで数分ごとに画像を XNUMX 年間撮り続けます。
「しかし、プロセスの最後にアーカイブに完全に保存されるデータの量と比較すると、私たちが送信するデータの量はさらに千倍になります。」
ESAの科学部門責任者ゲイティー・フセイン氏は、これらの画像には2億個の銀河が含まれており、「その中から弱いレンズ実験に最適なXNUMX億からXNUMX億個の銀河が選択される」と述べた。
「私たちが見ている銀河の距離を理解するために、私たちは数百万、数千万の分光赤方偏移と文字通り数十億の測光赤方偏移を収集するつもりです」と彼女は付け加えた。
「これは、データを地上に届けるだけでなく、（研究者に）データを配信するという点でも、膨大なデータ速度を意味します。 …これは、おそらく今日の物理学と宇宙論における最も基本的な疑問、つまり宇宙は実際に何でできているのかを答えるために必要なものです。」
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- 情報源： https://spaceflightnow.com/2023/07/01/spacex-launches-european-dark-energy-telescope-to-help-unravel-cosmologys-biggest-mysteries/
