NASAはまもなく、「史上最もカラフル」な宇宙地図を作成すると謳う新型望遠鏡を打ち上げる。
SPHEREx望遠鏡は比較的小型ではあるが、2年という短い任務期間で膨大な知識をもたらすことになる。
これは分光画像、つまり光源からの個々の波長を測定する画像を撮影するように設計された赤外線望遠鏡である。これにより、宇宙の形成、宇宙史を通じたすべての銀河の成長、そして私たちの銀河系における水と生命を形成する分子の位置について解明することができる。
端的に言えば、この任務は – すべてが順調に進めば2月27日に打ち上げ予定 – 宇宙がどのように形成され、その中になぜ生命が存在するのかを理解する手助けとなる。
大きな飛躍
宇宙のすべてのもの（人間も、周りの物体も含めて）は、様々な色の光を放射している。人間の目はそのすべての光を3つの帯域 – 木々の鮮やかな緑、空の青、夕日の赤 – に分けて、特定の画像を合成している。
しかしSPHEREx（Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization and Ices Explorerの略）は、空のあらゆるものからの光を96の帯域に分割する。これは大きな飛躍である。全天をカバーし、宇宙における物体の化学的・物理的性質について新たな知見をもたらすことになる。
この任務は、ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡やハッブル宇宙望遠鏡など、他の宇宙空間にある赤外線望遠鏡による研究を補完するものとなる。
これらの望遠鏡は、宇宙で最も暗い天体の高解像度測定を行うように設計されており、そのため一度に空のごく一部しか観測できない。例えば、空の面積はジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡が一度に観測できる範囲の1,500万倍以上である。
ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡は、その全任務期間をもってしても、SPHERExが数ヶ月で行うような全天観測はできない。
SPHERExは10億の銀河、1億の恒星、1万の小惑星の分光画像を撮影する。最高解像度を追求する大型望遠鏡では見落とされる、全天観測を必要とする問題に答えを出すことができる。
インフレーションの測定
SPHERExの第一の目標は、天文学者がコズミック・インフレーションと呼ぶものを測定することである。これはビッグバン直後の宇宙の急激な膨張を指す。
コズミック・インフレーションを引き起こした物理的プロセスは、いまだによく理解されていない。インフレーションについてより多くの情報を明らかにすることは、宇宙論における最も重要な研究分野の一つである可能性がある。
インフレーションは宇宙のあらゆる場所で起こった。これを研究するために天文学者は全天をマッピングする必要がある。SPHERExは、私たちの宇宙の根本に関わるこの大きな謎を研究するのに理想的である。
SPHERExは分光画像を使用して、宇宙史を通じて約10億の銀河の3次元位置を測定する。天文学者はこれにより、位置だけでなく時間においても宇宙の姿を描き出すことができる。
これに多くの統計学と数学を組み合わせることで、SPHERExチームは異なるインフレーション理論を検証することができる。
生命を持つ分子の位置特定
より身近な目標として、SPHERExは私たちの銀河系であるMilky Wayのガス雲の中にある水と生命を持つ分子（生命起源分子として知られる）を特定することを目指している。
銀河系の最も寒い部分では、水、二酸化炭素、メタノールなどの生命を作り出す分子が氷の粒子の中に閉じ込められている。これらの氷状の生命起源分子は、生命が誕生するために、銀河の冷たいガスから惑星まで移動しなければならない。
長年の研究にもかかわらず、このプロセスは大きな謎のままである。
人類の存在に関するこの根本的な疑問に答えるために、これらの分子がすべてどこにあるのかを知る必要がある。
SPHERExが提供するのは、私たちの周辺銀河における氷状の生命起源分子の完全な調査である。氷状の生命起源分子は、SPHERExが観測する赤外線スペクトルにおいて独特の特徴を持っている。
全天をマッピングすることで、SPHERExはこれらの分子が私たちの銀河だけでなく、近傍の系においてもどこにあるのかを特定することができる。
それらがすべてどこにあるかがわかれば、宇宙空間で生命起源分子を形成するために必要な条件を決定することができる。これにより、生命がどのように誕生したかという重要なステップについて知ることができる。
現在、宇宙空間における生命起源分子についての分光データは200件が得られている。James Webb宇宙望遠鏡は数千件のそうした測定を行うことが期待されている。
SPHERExは生命を持つ分子について800万件の新しい分光画像を生成する。これは私たちの理解を革新的に変えることになる。
全天のマッピングにより、天文学者は生命の可能性が高い領域を特定し、大規模なデータを収集して意味のあるパターンを異常値から分離することができ、この任務は地球外生命の探査における変革的な一歩となる。
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