世界初の広視野気球搭載望遠鏡が地球への画像の送信を開始しており、科学者らは暗黒物質の存在の調査に役立つ数か月に及ぶ画像撮影を開始することに意欲的である。
スーパー圧力気球搭載撮像望遠鏡（SuperBIT）は、これまでに2枚の画像を公開している。1枚目はこの記事のヘッダーにあるタランチュラ星雲、もう1枚は「アンテナ」として知られる衝突銀河のペアである。
SuperBIT の主な科学的目的は暗黒物質の特性を測定することです。暗黒物質とは、重力との相互作用以外では目に見えず検出できない、目に見えないが数学的に必要な宇宙の物質の 4 分の 1 を指す用語です。
トロント大学、プリンストン大学、ダーラム大学、そしてNASAの共同研究によるこの望遠鏡は、4月16日にニュージーランドから打ち上げられ、NASAのスタジアムサイズの超高圧気球によって高度33.5キロメートル（20.8マイル）まで運ばれました。この高度では、SuperBITは地球の大気圏の最後の0.5%を除くすべての層の上に浮かんでおり、地上の望遠鏡では到底及ばないレベルの視認性を実現しています。
SuperBITは大気圏外に位置するため、光学法則以外の制約を受けず、ハッブル宇宙望遠鏡と同等の解像度で画像を撮影することができます。また、気球搭載型望遠鏡としては初めて、広視野画像を撮影することができます。
「スーパービットは、近隣の銀河団と衝突している銀河団の周囲の暗黒物質をマッピングすることで、暗黒物質粒子が互いに跳ね返ることができるかどうかをテストします」とトロント大学は述べています。
SuperBITは、重力レンズ効果と呼ばれる手法を用いて画像を撮影しています。これは、衝突する銀河のペアや巨大な恒星の育成地など、重力の強い領域が光線を曲げる現象を利用するものです。トロント大学によると、様々な理論から、銀河衝突の際に暗黒物質が減速、拡散、あるいは断片化することが示唆されており、アンテナは特に優れた観測地点となるとのことです。
SuperBIT によるアンテナと呼ばれる衝突銀河のペアの画像 - クリックして拡大
風船は壊れるが、予算は壊れない
スーパービットは飛行中、南半球を周回します。夜間に画像を撮影し、日中は太陽電池パネルを使って電力を蓄えます。トロント大学はミッションの期間について具体的なことは明らかにしていません。
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トロント大学は、望遠鏡は「季節的に安定した風に乗って約3か月間運ばれる」と付け加えており、これは、巨大な気球が3,500ポンド（1,587キログラム）のゴンドラを空中にどれだけうまく保持できるかによって、そのミッション期間が決まる可能性を示しているのかもしれない。
では、なぜ近赤外線から近紫外線まで光学感度を持ち、サブ秒角の精度で安定させることができる0.5mの望遠鏡を気球に搭載したのでしょうか？これがSuperBITのもう一つの科学的目的です。
「スーパービットの包括的な科学技術開発目標の1つは、同等の機能を持つ同等の宇宙または衛星ベースのシステムに比べてわずかなコストで、急速に開発されながら非常に高性能な準軌道天文プラットフォームを天文学コミュニティがより利用しやすくすることだ」とトロント大学は述べた。
このプロジェクトに携わるトロント大学の大学院生の一人は、The Reg紙にこう語った。「飛行期間は100日間を予定しています。厳しい期限ではありませんし、気球の状態が良好であれば、さらに長く飛行することも可能です。」
衛星の回収計画があるか尋ねると、NASAはこう答えました。「それは、安全に陸地に着陸できるかどうかにかかっています。気球を水上に着陸させなければならない状況もあり、その場合はSuperBITを回収できないかもしれません。しかし、陸地に着陸できれば回収できる可能性は高く、NASAはそれを実現する計画を立てています。」
彼らはさらにこう付け加えた。「再利用性と再打ち上げまでの時間は、着陸と回収の状況次第です。2019年の探査機は木々に囲まれた場所に着陸したため、着陸が少々荒く、多くの電子機器が損傷したため、（特に望遠鏡の外側にある）作り直す必要がありました。また、質の高い科学画像を確実に取得するために、鏡も作り直す必要がありました。」
しかし、内部の電子機器やゴンドラの構造フレームなど、再利用できるものもまだたくさんありました（そして実際に再利用しました）。過去に飛行した部品が再び飛行できることを確認するために、多くの試験が行われています。特定の電子機器モデルを試験飛行でテストすることで、その後の飛行でも問題なく動作するかどうかを検証できるため、これは私たちにとって有利に働くこともあります。
大学によると、SuperBITのコストは約500万ドルで、同等の衛星のコストを大幅に下回っている。これには、ロケット燃料の代わりにヘリウムガスを使用する費用、関連する地上設備、人件費、そして打ち上げ費用など、打ち上げにかかる費用も含まれている。
ニュージーランドでの打ち上げ前のSuperBITとNASAの超高圧気球 - クリックして拡大
さらに、SuperBITはミッション終了後、パラシュートで安全に地球に帰還し、アップグレードして再打ち上げが可能です。数ヶ月後に望遠鏡が帰還した後、既にアップグレードが計画されています。交換機の取り付けにより、口径が0.5mから1.6mにアップグレードされます。
アップグレードのための資金はすでに確保されており、次のミッションではスーパービットは光を集める能力が10倍になり、科学者が宇宙の奥深くで暗黒物質が正確に何をしているのかを知るのに役立つことになります。®
