欧州宇宙機関が暗黒エネルギーと暗黒物質の性質を研究するために建造した先進的な望遠鏡「インタビュー・ユークリッド」が、土曜日にスペースX社のファルコン9ロケットに乗って宇宙に打ち上げられた。
ロケットは、東部標準時11時12分（協定世界時15時12分）にフロリダ州ケープカナベラルから打ち上げられ、ノーズコーンに高さ4.5メートル（15フィート）の観測装置をぎっしりと詰め込んだ。ユークリッドを第二ラグランジュ点（L2）に到達させることが目標である。第二ラグランジュ点とは、地球から150万キロメートル（100万マイル）離れた領域で、太陽の重力によって安定した位置が確保される。
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打ち上げから約4週間後、目標地点に到着した数十億ユーロ規模のこの衛星は、望遠鏡の調整と機器の起動を開始する。搭載機器には可視光カメラ、近赤外線分光計、光度計などがある。軌道上での質量は2トンになるという。
ユークリッドは、そのツールを用いて宇宙をスキャンし、銀河の画像を撮影します。最古のものは100億年前に形成されたものまで遡ります。科学者たちはこれらの宇宙構造を探査することで、銀河の位置と距離を測定し、銀河の3Dマップを作成することができます。これにより、宇宙がどのように膨張し、進化してきたかを研究することができます。
宇宙の誕生は、約138億年前のビッグバンにまで遡ります。この激しい爆発の余波から生まれたエネルギーは最初の原子を形成し、それから約40万年後には最初の恒星、惑星、そして銀河が形成され始めました。科学者たちは、新しい恒星、惑星、そして銀河が空間を埋めていくにつれて、宇宙は膨張し続けており、その膨張速度は加速していると考えているのです。
しかし、彼らがその成長速度について意見を異にしているのは、主に入手可能なデータが合わないからだ。
「1920年代に天文学者が宇宙の膨張を発見して以来、精度を向上させるための努力が続けられてきた」と、ユークリッド計画に貢献したNASAジェット推進研究所のプロジェクト科学者マイク・ザイファート氏はThe Registerに語った。
「これらは難しい測定です。異なる種類の測定結果が一致しないこともあります。」
「ビッグバンから37万年後の初期宇宙の状態に敏感な宇宙マイクロ波背景放射の測定によって決定される膨張率と、過去数十億年間の状態に敏感な超新星の測定との間には緊張関係がある。」
ヨーロッパのユークリッド望遠鏡のレンダリング画像…出典：ESA。クリックして拡大
物体は互いに遠ざかるほど、速度を増して遠ざかっているように見えます。宇宙学者たちはその理由を説明するために、これを重力とは逆の作用をする謎の現象、ダークエネルギーに帰着させています。比較的短い距離では、物質は互いに凝集する傾向があります。巨大なガスと塵の雲は崩壊して恒星や惑星を形成し、ブラックホールなどの天体は互いに衝突し、銀河は徐々に接近して最終的に合体します。重力は物体を引き寄せ合います。宇宙の25%を占めると考えられている目に見えない物質であるダークマターでさえもです。
しかし、距離がずっと長くなると、ダークエネルギーがより支配的になり、物体を押し広げます。
地球への影響が非常に小さいため、私たちはそれについてほとんど知りません
「ダークエネルギーとは何なのか、私たちはまだ分かっていません」とシーファート氏は述べた。「地球や太陽系、そして私たちの銀河系への影響が極めて小さいため、ほとんど何も分かっていません。宇宙の最も大きなスケールで観測することによってのみ、ダークエネルギーを検出することができますが、それが可能になったのは1990年代後半になってからでした。私たちは現在、強力な望遠鏡を用いて、非常に広大な距離をカバーする膨大な数の銀河を測定することで、次のステップに進もうとしています。ユークリッド計画は、このような研究に特化した最初の宇宙ミッションとなるでしょう。」
宇宙学者は、天空の3分の1に及ぶ100億年前までの物体の3次元地図を作成することで、宇宙の断片を研究し、その構造が時間とともにどのように進化してきたかを解明することができます。
これは、宇宙の膨張速度を明らかにするだけでなく、科学者がダークエネルギーとダークマターをより深く理解する助けにもなるでしょう。ダークエネルギーは宇宙を分裂させ、ダークマターは宇宙の融合を助ける、というのが理論上の見解です。
「私たちは10億個以上の銀河の形状も測定します。『弱い重力レンズ効果』と呼ばれる効果があり、遠方の銀河と私たちの間に存在する物質が遠方の銀河の形状を微妙に変化させます」とシーファート氏は説明した。
この効果を研究することで、私たちと遠方の銀河との間の物質分布について知ることができます。その分布は、重力の引力とダークエネルギーの斥力によって影響を受けます。詳細な統計的研究を行うことで、ダークエネルギーの本質を解明する上で大きな進歩が期待できます。
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宇宙の最大約70%はダークエネルギーであると推定されています。その膨張率の乖離は、単なる測定誤差以上の何かが問題にあることを示唆しています。むしろ、宇宙学者がまだ解明していない、より根本的な何かが存在しているのです。
「この緊張は、膨張を支配する物理学に対する我々の理解が不完全であるために生じるのか、それとも宇宙マイクロ波背景放射の測定や超新星の物理学に対する理解が不完全であるために生じるのかは不明だ」とシーファート氏は述べた。
「[ダークエネルギー]が宇宙の別個の新しい構成要素なのか、あるいは、非常に遠距離で反発力の出現につながるアインシュタインの理論の微妙な修正なのかさえ、私たちには分かっていません。」
ユークリッドは、人類最大の謎「宇宙はどのように始まったのか？どこへ向かっているのか？そして、宇宙はいつ終わるのか？」を研究するために作られた、次なる最高の観測装置です。
「西洋文明では、何千年もの間、私たちは宇宙に魅了されてきました。古代ギリシャ人は、宇宙は何でできているのか、有限なのか無限なのか、そしてどのように振る舞うのかといった疑問を抱きました。他の文明も同様の疑問を抱いてきました」とシーファート氏は述べた。
宇宙の特性を観測可能な最大スケールで実際に測定できるというのは、私にとって本当に驚くべきことです。若い頃、この発見に刺激を受けました。宇宙について考え、研究することで、次世代の若者にも刺激を与えたいと思っています。®
