NASAは火曜日、110億ドルを投じたジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）のフルカラー画像を公開した。これは、この超高出力光学観測装置から今後多数公開されるであろう画像の最初の公開となる。しかし、これら5枚の画像は、それ自体でも大きな成果であり、人類に初期宇宙のより詳細な情報を提供するための26年にわたる取り組みの集大成と言えるだろう。
本日公開された画像は、ジョー・バイデン大統領が月曜日に最初の画像を公開したことに続くものです。「ウェッブのファースト・ディープフィールド」と名付けられたこの画像は、SMACS 0723という巨大な渦巻銀河団を捉えています。NASAのビル・ネルソン長官がライブ配信で述べたように、この銀河団は実際には「腕を伸ばした指先に載る砂粒ほどの大きさ」の宇宙のほんの一部に過ぎません。
今日の発見には、銀河団とブラックホール、遠方の惑星の大気、遠方の恒星の壮大な死の鐘、そして星が生まれる「恒星のゆりかご」などが含まれます。これらの対象の一部は、JWSTの前身であるハッブル宇宙望遠鏡のおかげで、以前にも観測されており、いずれも天文学者には知られていました。しかし、JWSTの機器の比類なき感度と赤外線スペクトルの天体を観測する能力により、これらの銀河の姿をこれまで以上に鮮明に観察できるようになりました。
「おやまあ、うまくいったわ」と、ウェッブ宇宙望遠鏡の運用プロジェクト科学者、ジェーン・リグビー氏は、観測所から初めて送られてきた焦点の合った画像を見て言った。「しかも、予想以上にうまく機能しているのよ」
ふわふわした太陽系外惑星に水と雲の兆候
天の川銀河だけでも、太陽系外惑星（太陽以外の恒星を周回する惑星）が5,000個以上確認されています。太陽系外惑星の存在は、根本的な疑問を提起します。私たちは宇宙で孤独な存在なのでしょうか？実際、NASAの太陽系外惑星プログラムの明確な目標は、宇宙における生命の兆候を見つけることです。JWSTのおかげで、科学者はこれらの惑星に関するより多くの情報を得ることができ、これらの惑星に生命が存在するかどうか、そしてもし存在するとしたらどのような条件下で生命が繁栄できるのか、より深く理解できるようになるでしょう。
WASP-96 bは、地球から約1,150光年離れた太陽系外惑星です。木星の2倍以上の質量を持つ巨大なガス惑星ですが、直径は1.2倍あります。NASAの言葉を借りれば、「ふっくらとした」惑星です。また、主星の周りを公転する周期が短く、近くの天体から放射される光の影響が比較的少ないため、JWSTの光学観測に最適なターゲットとなっています。
しかし、これは太陽系外惑星の大気の画像ではありません。太陽系外惑星の透過スペクトルの画像であり、一見するとそれほど興味深いものではないかもしれません。しかし、この望遠鏡の近赤外線撮像装置とスリットレス分光器（NIRISS）で撮影されたスペクトルには、水の明確な兆候、さらには雲の証拠さえも示されていました。雲です！これは太陽系外惑星を研究するための「間接的な方法」だと、ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の副プロジェクト科学者であるニコル・コロン氏は記者会見で説明しましたが、今後1年間は直接観測方法も併用する予定です。
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NIRISSは、メタンや二酸化炭素といった他の分子の証拠も捉えることができます。WASP-96 bではこれらの分子は観測されませんでしたが、JWSTが観測する他の太陽系外惑星では検出できる可能性があります。
死にゆく星から放出されたガスと塵の殻
JWSTは、正式にはNGC 3132（南環状星雲）と呼ばれる惑星状星雲も観測し、科学者たちに寿命の終わりを迎えた星の運命に関するさらなる手がかりを提供しました。NASAはこの星雲の2枚の画像を並べて公開しました。1枚はJWSTのNIRCamで近赤外線で撮影したもの（左）、もう1枚はJWSTの中間赤外線装置で撮影したもの（右）です。
惑星状星雲は、死にゆく恒星によって生成された宇宙塵とガスの領域です。約2,500光年離れたこの惑星状星雲は、ハッブル宇宙望遠鏡によっても撮影されましたが、NASAによると、JWSTによるこの最新の画像は、連星系を取り囲む優美な構造をより詳細に示しているとのことです。
2つの星（右の画像で最もよく見える）のうち、左下には暗く死にゆく星、そしてより明るい、しかしまだ初期段階にある星が存在します。画像には、NASAが「殻」と呼ぶものが星々を取り囲んでいる様子も写っています。それぞれの殻は、暗く死にゆく星（右の画像の左下にある白色矮星）が質量を失った時期を示しています。白色矮星は数千年にわたってこの物質を放出し続けており、NASAによると、その立体的な形状は、底を合わせた2つのボウルが互いに開いていくような形をしているとのことです。
シュテファン五重奏団の宇宙的なダンス
1877年にフランスの天文学者エドゥアール・ステファンによって初めて観測されたステファンの五つ子は、5つの銀河の奇妙な相互作用を、かつてないほど詳細に示しています。この最後の画像は、約1,000枚の画像と1億5000万画素で構成されており、JWSTがこれまでに撮影した画像の中で最大であり、月の直径の約5分の1を占めています。
この画像は少し誤解を招く可能性があります。左端の銀河は実際には手前にあり、地球から約4000万光年離れています。残りの4つの銀河系は約2億9000万光年離れています。これらの4つの銀河は、相対的に見て非常に接近しているため、実際に相互作用しているのです。
画像には、最上部の銀河の中心に位置する、太陽の質量のおよそ2400万倍の超大質量ブラックホールも写っている。
ここはまさに天国かもしれない
JWSTは、天の川銀河の約7,600光年離れた領域であるカリーナ星雲のより詳細な観察を可能にしています。ハッブル宇宙望遠鏡でカリーナ星雲を観測したことはありましたが、JWSTが宇宙塵を貫通する能力のおかげで、今回の画像では数百もの新しい星が写し出されています。カリーナ星雲は、星の誕生が平和で穏やかな出来事ではなく、非常に不安定なプロセスによって特徴づけられるものであり、ある意味では創造的であると同時に破壊的でもあることを明らかにしています。
画像の下部を横切る琥珀色の地形は、星雲の巨大で混沌とした星形成領域の端を示しています。この琥珀色の帯は非常に巨大で、NASAが「宇宙の崖」と呼ぶこの帯の最高点は、高さ約7光年に達します。JWSTのデータは、科学者に星形成プロセスに関するより詳細な情報を提供し、特定の領域で特定の数の星が形成される理由や、星がどのようにして現在の質量を持つようになったのかを解明するのに役立つ可能性があります。
結局のところ、これらの成果はほんの始まりに過ぎません。科学者たちは太陽系外惑星、宇宙の形成など、まだ多くの疑問を抱えています。そして今、彼らはその答えを探し求めるための強力な新たな武器を手に入れました。
