最終更新日: 2025 年 10 月 12 日

ハッブル宇宙望遠鏡: 30 年間の啓示

地球周回軌道上のハッブル宇宙望遠鏡 — Le "Ultra Deep Field" (2004) は、NASA のハッブル宇宙望遠鏡のような、最高の写真撮影の成果です。
画像出典:NASA

宇宙に開かれた窓

1990 年 4 月 24 日に発売された、ハッブル宇宙望遠鏡現代天文学において最も影響力のある機器の一つとなっています。高度 547 km の軌道上に配置され、地上大気の乱気流を逃れ、約 0.05 秒角の角度分解能を実現します。ハッブルは、スペクトルシフト \( z > 10 \) までの宇宙の過去を探索することを可能にし、ビッグバンから 10 億年も経たないうちに形成された銀河を明らかにしました。

彼のカメラWFC3とその分光器COS非常に遠くにある物体の光を捉えたので、その可視光線はハッブルの法則に従って赤外線の方にシフトしました。 \( v = H_0 \, d \) ここで、 \( v \) は距離速度、 \( H_0 \) は膨張定数、 \( d \) は観測された銀河までの距離です。

注： :
ザスペクトルシフト\( z \) で示される、放出と観測の間のスペクトル線の波長の変化を測定します。それは次の関係によって定義されます。 \( z = \frac{\lambda_{obs} - \lambda_{emit}}{\lambda_{emit}} \)
正のオフセット (\( z > 0 \)) は、赤方偏移、オブジェクトが観察者から遠ざかっていることを示します。逆に、負のオフセット (\( z < 0 \)) は、ブルーシフト。大規模なスケールでは、銀河やクエーサーで観測される \( z \) の値は、宇宙の膨張の直接の兆候であるハッブルの法則 \( v = H_0 \, d \) に従って、それらの距離に比例します。

宇宙の膨張を測定する

ハッブルの主要な使命の 1 つは、宇宙の膨張速度を正確に測定することでした。観察することで、セファイドハッブルが許可した Ia 型超新星アダム・リース(1969–) とブライアン・シュミット(1967–) \( H_0 ≈ 73 \, km·s^{-1}·Mpc^{-1} \) 付近のハッブル定数の値を取得します。

これらの結果は、\( H_0 \) の局所的な値と、\( H_0 ≈ 67.4 \, km・s^{-1}・Mpc^{-1} \) を与えるプランク衛星による宇宙マイクロ波背景放射から推定される値との間に緊張があることを強調しました。「ハッブル張力」として知られるこの不一致は、私たちの宇宙論モデル \(\Lambda CDM\) の修正が必要である可能性があることを示唆しています。

星雲と星の苗床

ハッブルは、有名な星雲のような複雑な構造を明らかにしました。創造の柱わし星雲 (M16) 内。可視光と赤外線で撮影されたこれらの画像は、若い星の風が分子雲を形成する、星形成のダイナミックなプロセスを示しています。

ジェットの詳細HH オブジェクトオリオン座の原始惑星系円盤は、原始星の周囲の物質の降着と放出のメカニズムを理解することを可能にしました。

系外惑星と遠方の大気

ハッブルは、系外惑星大気の分光分析にも貢献しました。彼は、通過中に惑星の大気によって濾過された星の光を分析することにより、いくつかの太陽系外世界で水蒸気、メタン、ナトリウムの存在を検出しました。

これらの先駆的な観察は、JWST、これらの大気の化学組成をより正確に研究することができます。

目に見える範囲

の象徴的なイメージハッブルウルトラディープフィールド(2004) は、11 分角の小さな領域にほぼ 10,000 個の銀河を集めています。これは、観測可能な宇宙の目もくらむような密度を示しています。光の各点は、数十億の星を含む銀河全体を表しています。

注： :
ハッブル超深度フィールドが到達する限界等級は \( m_{AB} ≈ 30 \)、つまり肉眼で見える物体よりも 40 億倍暗い天体です。

持続可能なビジョン

ハッブルはその年齢にもかかわらず、宇宙観測の柱であり続けています。 30 年以上にわたってアーカイブされたそのデータは、今でも暗黒物質、クエーサー、銀河形態の研究に使用されています。ハッブルとの相互作用ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡紫外線と深赤外線を組み合わせて、宇宙を補完的に見ることができるようになります。

ハッブルと他の宇宙天文台との比較
望遠鏡	観測波長	角度分解能	発売年	軌道
ハッブル	紫外線 – 可視光 – 近赤外線	0.05インチ	1990年	地球低軌道 (547 km)
ジェームス・ウェッブ	中・遠赤外線	0.1インチ	2021年	ラグランジュ点 L2 (150万km)
チャンドラ	X線	0.5インチ	1999年	高楕円形の地球軌道（10,000×140,000km）
スピッツァー	赤外線 (3 ～ 180 μm)	2インチ	2003年	地動（地球追従）軌道
ガイア	可視（高精度測光および天体測光）	0.01インチ	2013年	ラグランジュ点 L2
ケプラー	可視（惑星の通過の検出）	4インチ	2009年	地心軌道（地球の裏側）
テス	可視～近赤外線	21インチ	2018年	非常に高い楕円軌道 (P/13.7 日)
アルマ望遠鏡	ミリ波およびサブミリ波	0.01インチ (干渉法)	2011年	土壌 (チリ、アタカマ砂漠、5000 m)
フェルミ	ガンマ線（20MeV～300GeV）	3分～0.1°	2008年	地球低軌道 (565 km)
ユークリッド	可視および近赤外線（宇宙論的マッピング）	0.2インチ	2023年	ラグランジュ点 L2