欧州宇宙機関（ESA）のユークリッド宇宙望遠鏡は、暗黒物質と暗黒エネルギーが支配する「暗黒宇宙」に光を当てるという使命のため、1月XNUMX日にケープカナベラルから打ち上げられる。
目に見える物質、つまり私たちが見て、味わい、触れることができ、原子から作られている物質は、宇宙のわずか 4.9 パーセントです。 これには、宇宙にあるすべての星、ガス、塵、惑星、小惑星、彗星などが含まれます。 残りは暗黒物質 (26.8 パーセント) と暗黒エネルギー (68.3 パーセント) で構成されています。 両方の性質、ひいては宇宙の大部分の性質が謎のままであるという事実は「宇宙論における最大の当惑」であると、ESAのグアダルーペ・カニャス・エレラ氏は23月XNUMX日の打ち上げ前の記者会見で記者団に語った。
「宇宙の95パーセントは私たちにとってまったく未知のものであることを私たちは知っています」と彼女は付け加えた。
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暗黒物質は光と相互作用しないため見ることはできませんが、重力の影響によりその存在を推測することができます。 私たちは、暗黒物質が銀河のハローを満たし、銀河団の質量の大部分を占めていることを発見しました。
一方、ダークエネルギーは、宇宙に浸透し、反重力効果を持つある種の反発エネルギー場です。 重力が宇宙の膨張を遅らせようとするのに対し、ダークエネルギーは重力に逆らって作用し、過去10億年にわたって宇宙の膨張を加速させてきました。
「ユークリッドは、ほとんどの星や銀河が形成され、暗黒エネルギーが優勢になった時期から、過去10億年間を観察することになる」と、このミッションのプロジェクトマネージャーであるESAのジュゼッペ・ラッカ氏は語った。
暗黒物質と暗黒エネルギーの両方を説明するためにさまざまなモデルが提案されています。 ダークマターはアクシオンやWIMP（弱相互作用大質量粒子）のような新しいタイプの粒子なのか、それとも重力理論の修正版で説明できるのか？ そして、暗黒エネルギーは宇宙論的な定数なのか、それともクインテッセンスと呼ばれる動的で変化しやすいエネルギー場なのか？
「ユークリッドは、これまでにない高い精度と正確さで暗黒エネルギーと暗黒物質を測定するでしょう」とミッションの担当者は述べています。
ESA のプロジェクトサイエンティスト、René Laureijs 氏。 そうすることで、これらのモデルのうちどれが除外でき、どれがまだ可能であるかを区別できるようにすることが目的です。 これは、Euclid の非常に優れた技術能力によって実現されます。
Euclid の 1.2 メートルの鏡とその機器の部品は、Euclid に剛性を与えるセラミックスと良好な熱伝導率をもつ金属の特性を組み合わせた材料である炭化ケイ素で作られているため、望遠鏡が適切に扱うことができます。地球から2万キロメートル離れたL1.5ラグランジュ点で受ける熱応力。スペースX社のファルコン9ロケットで打ち上げられてから2か月後に到達する。 LXNUMX には、JWST を含む多数のミッションがすでに存在します。 そこに駐留する宇宙船の背後には太陽、地球、月がすべてあり、ミッションを冒険するのに最適な場所です。
Euclid の視野はワイドスクリーンです。その光学系は、夜空の満月の角直径 (約 36 度) の 15,000 倍大きい空の領域を示します。 ユークリッドは銀河系外の空全体をカバーする必要があるため、多くの地面を高速でカバーできる必要があります。 これにより、塵に覆われた黄道面と天の川面の両方が除外されます。両方とも向こう側の銀河を覆い隠すためです。つまり、ユークリッドは全空の XNUMX パーセント (XNUMX 平方度の領域) だけをカバーすればよいことになります。 それでも、ユークリッドがこれをカバーするには合計XNUMX年かかりますが、ハッブル宇宙望遠鏡と比較すると速いです。
「ハッブル宇宙望遠鏡の場合、同じ仕事をするのに約1,000年かかるでしょう」とラッカ氏は言う。 実際、ハッブルが 1990 年の打ち上げ以来観測した空をすべて合計すると、約 100 平方度になります。 Euclid は 10 日で同等の領域を調査できます。
ユークリッドは12年間のミッションの過程で、宇宙時間で10億年遡り、XNUMX億個以上の銀河を観測することになる。 Euclid は、ビジュアル イメージャー (VIS) と近赤外線イメージング分光光度計 (NISP) の XNUMX つの機器を使用して観測を実行します。 彼らは協力して、これらすべての銀河の分布を示す三次元地図を構築します。 特に、どちらも「弱いレンズ効果」を探して銀河の形状を決定します。 これは重力レンズの一種で、重力によって空間が曲がり、その空間を通過する光の経路も曲がります。 拡散した銀河間暗黒物質の存在は、これらの銀河から発せられる光を微妙に歪めます。そして、銀河の形に刻印されたこれらの弱い歪みを探すことによって、ユークリッドは、水の下にある歪んだ何かを見るのと似ていますが、その存在を地図に描くことができるでしょう。暗黒物質をこれまでよりもはるかに高い忠実度で再現します。
科学者が Euclid に関して取っているもう 280,000 つの戦術は、銀河がクラスター化する傾向の程度を測定することです。 宇宙史の最初の XNUMX 万年の間、宇宙はプラズマの海であり、そこから光の光子が逃げることはできませんでした。 プラズマは非常に高密度だったので、音波がプラズマを通って波紋を広げました。 宇宙が最終的にプラズマが溶解するのに十分なほど冷えたとき、ついに光が放出され、今日私たちはそれを宇宙マイクロ波背景放射（CMB）として見ています。 しかし、それらの音波はそれらの原子の多くを飲み込み、より高密度の物質領域を形成し、時間の経過とともにより多くの物質を重力で引き寄せることができました。 銀河団が形成されたのはこれらの領域です。 宇宙学者がバリオン音響振動と呼ぶ音波は、特徴的なサイズを持っています。 宇宙の歴史のさまざまな時代における銀河の集合の度合いに基づく銀河の大きさとCMB上の角の大きさを比較することで、宇宙がどれだけ膨張したか、そしてその膨張がダークエネルギーによってどれだけ加速したかを測定することができる。
Euclid のデータセットを構成する 12 億個の天体のうち、最も優れた 1.5 億個には、非常に正確な形状情報と測光赤方偏移 (つまり、赤く見える程度に基づいた赤方偏移の適切な推定) が含まれます。 これら 1.5 億個の銀河のうち、ユークリッドは 30 万個の銀河の分光赤方偏移も測定します。 赤方偏移の分光測定は、光の波長が伸びた宇宙の膨張の結果、銀河の光のスペクトル内でスペクトル線の波長がどの程度シフトしたかを正確に示すことができるため、測光測定よりも正確です。 光の赤方偏移の程度は、さまざまな時代における暗黒エネルギーの強さを示します。
「ユークリッドは単なる宇宙望遠鏡ではなく、実際にはダークエネルギー検出器です」とローレイス氏は1.4億ユーロのミッションについて語った。
パリ天体物理学研究所 IAP パリのヤニック・メリエ氏と Euclid コンソーシアムのリーダーは、このミッションが達成できることについてさらに詳しく評価しました。
「これは過去10億年にわたる宇宙の歴史を再構築するものであり、原理的には、ユークリッドは暗黒エネルギーの性質について決定的な答えを提供するはずだ」と彼は述べた。
Euclid が公称 170 年間のミッションで蓄積する XNUMX 億 XNUMX 万ギガバイトのデータは、暗黒物質と暗黒エネルギーについてさらに詳しく知るだけではありません。 それは宇宙の将来の歴史を推定するために使用されます。 暗黒エネルギーは「大きな裂け目」で宇宙を引き裂くまで宇宙の膨張を続けるのだろうか？ それとも、暗黒エネルギーが弱まり、重力が支配するようになり、現状が維持されるか、あるいは「ビッグクランチ」で宇宙が崩壊する可能性があるのでしょうか？ アリゾナ州のキットピーク国立天文台のダークエネルギー分光装置などによって実施される地上調査と併せて、ユークリッドは、宇宙の運命に迫るのに役立ちます。
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- 情報源： https://spaceflightnow.com/2023/07/01/euclid-prepares-to-blast-off-on-a-mission-to-discover-the-fate-of-the-universe/
