最終更新日: 2025 年 8 月 29 日

ガイア衛星

画像の説明: アストリウムによってトゥールーズ (フランス) に建造されたガイア衛星。古代ギリシャ、紀元前 2 世紀、ニカイアのヒッパルコス (紀元前 190 ～ 120 年) は、1,000 個以上の星の位置を肉眼で注意深く測定しました。ヒッパルコスは最初の星のカタログを作成しました。最初の天文衛星である Hipparcos (高精度 PARallax COllecting Satellite) (1989 ～ 1993 年) は、地上機器を使用して確立された、以前のカタログより 10 ～ 100 倍の精度で、約 120,000 個の星の天体座標を提供しました。ヒッパルコス衛星の後は、測量士兼地形学者である GAIA が、はるかに大きな鏡で銀河を測量し、10 億を超える天体 (星、惑星、パルサー、クエーサーなど) を 3D でマッピングする番です。画像出典:astronoo.com

GAIA は天の川の地図を作成します

ガイアは欧州宇宙機関 (ESA) のプロジェクトです。この衛星は、2013 年 12 月 19 日にフランス領ギアナからソユーズロケットによって打ち上げられました。このミッションは、最も明るい星 (等級 12 以下) の場合は最大 7 マイクロ秒または 7/3600 度、最も暗い星 (等級 20) の場合は 300 マイクロ秒の精度で、天の川を 3D でマッピングすることを目的としています。

科学者たちは10億以上の天体からデータを収集し、銀河形成のメカニズム、星の内部機能、暗黒物質の影響、重力効果による光線の曲率などをより深く理解できるようになるだろう。

重量2トンの探査機には2台の望遠鏡のうちの1台に3台の検出器が設置されており、観測対象ごとに約75件の天文測光、測光、分光測定を行うことができる。望遠鏡が指す各星の位置、速度、明るさ、地球からの距離を記録します。

したがって、GAIA は、銀河測量士、探査機は5年間にわたって1ペタバイト（1000TB）を超えるデータを送信し、CNESと30の国際研究所によって処理されます。これらすべての恒星の国勢調査のおかげで、天文学者はさまざまな世代の恒星集団を特定し、時空を通るその経路を再構築できるようになります。

GAIA の目標は、銀河の構造に関する可能な限り詳細な画像を作成し、その進化を予測することです。比類のない精度の記録は、何十年にもわたって科学者に提供されるでしょう。 GAIAは1000km離れた場所にある髪の毛の太さを測定することができます。

GAIA は星の距離を測定するために、星視差法を使用します。この古代の幾何学的な方法は、6 か月の間隔をおいて 2 回星を狙うことから構成されています。言い換えれば、天文学者は、地球の軌道上の位置から星の位置を測定することで視差角を測定し、6か月後、地球が3億km移動して太陽の反対側に来たときに再度測定します。星が近づくほど視差角は大きくなり、この角度によって星からの距離が直接わかります。星の距離を知ることで、その主な特徴、実際の明るさ、年齢、質量、温度を決定することができます。これを行うには、これら 2 つの発射窓の間の距離を常に把握し、したがって GAIA の位置を非常に正確に把握する必要があります。

地上からの監視

地上からの継続的な監視は、望遠鏡のネットワークによって確保されます。GAIA を 100 分の 1 秒角の単位で位置決めするには、衛星を半径 100 メートル以内に閉じ込める必要があります。 GBOT (Ground Based Optical Tracking) と呼ばれるこのデバイスは、ESA 無線方式を補完します。

太陽を中心とする直径12光年の小さな泡の中に、すでに31個の星があります。しかし、GAIA が 2 つの炭化ケイ素望遠鏡を 30,000 光年程度の遠方に向けるとすぐに、数十万の星や木星ほどの大きさの系外惑星さえも検出できるようになります。

GAIA は天の川銀河内で 1000 ～ 2000 個のセファイドを検出できるはずです。その距離は完全にわかっているため、測定方法を正確に校正することができます。ヨーロッパの探査機はまた、約50万個のクエーサーを研究し、星の動きの大規模な観測を通じて、ガイアは暗黒物質の分布を私たちに示すでしょう。

おそらくその測定は、現代の天体物理学の主要な問題の 1 つである、宇宙のほとんどの物質の性質に関する答えを提供するでしょう。探査機の高精度のおかげで、ガイアの科学的測定により、アインシュタインの一般相対性理論をさらに正確にテストできるようになります。通常は目に見えない重力の影響がデータにはっきりと現れる可能性があります。

そして最後に、測光と天文測定の精度のおかげで、ミッション中に各天体を数十回見る必要があるため、ガイアはトランジット法で数千の系外惑星を見ることができるようになります。すべてのデータを処理するために必要な計算能力は、6 テラフロップス (1 秒あたり 6 兆演算) と推定されています。処理されるデータの量は 100 億バイト程度、つまり DVD 250,000 枚分の容量になります。

ガイアは太陽の周りの特権的な軌道で深空を観測します。この特別な場所は、L2 ラグランジュポイントです。 L2 点は非常に安定した熱環境であるため、宇宙を観測するのに恵まれた場所です。地球と太陽が結ぶ直線上にあり、地球から 149 万 2000 km のところにあります。 2009 年以来、プランク測量衛星とハーシェル衛星がこの軌道上に存在しています。このラグランジュ点 L2 は、私たちが太陽の周りを周回するときに地球に追従するため、太陽、地球、月は常に機器の視野の外にあります。