望遠鏡技術の発展に伴い、宇宙の画像はより鮮明になってきました。
ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡は2021年末に打ち上げられ、打ち上げられたものとしては史上最大の赤外線天文台です。
打ち上げを記念して、天体物理学の教授が深宇宙のお気に入りの画像を選びました。
最近打ち上げられたジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡は、天文学者にこれまでにない新たな機会をもたらします。また、これまでの世代の望遠鏡が私たちに何を見せてくれたのかを振り返る、またとない機会でもあります。
天文学者は、単に写真を撮るために望遠鏡を使うことはほとんどありません。天体物理学の画像は通常、科学的な推論と想像力を働かせて作られ、データが示唆するものを描いた想像図として表現されることもあります。
画像をほんの数点選ぶのは簡単ではありませんでした。選定対象は、公的資金で運用される望遠鏡が撮影し、興味深い科学的知見を示す画像に限りました。すでに広く見られている、非常に人気の高い画像は避けるようにしました。
以下の選定は個人的なもので、読者の皆さんには別の画像を推す方も多いと思います。ぜひコメント欄で教えてください。
1. 木星の極域
最初に選んだ画像は、現在木星を周回しているNASAのジュノー計画が撮影したものです。画像が撮影されたのは2017年10月で、探査機は木星の雲頂から18,906キロメートル離れていました。木星北半球の雲のシステムを捉えており、木星の極域（北極）を初めて目にした画像です。
この画像の基になった画像からは、地球の大気中のサイクロンに似た複雑な流れのパターンや、高度の異なる雲が織りなす印象的な現象が見て取れます。雲が下層の雲に影を落とすこともあります。
この画像を選んだのは、その美しさに加え、驚きをもたらしたからです。北極付近の木星は、これまで赤道に近い場所から見てきた部分とは大きく異なって見えます。木星の極域を見下ろすことで、ジュノーは見慣れた惑星の新たな姿を見せてくれました。
2. わし星雲
人間の目に見える範囲を超えた「色」の光に感度を持つ望遠鏡を作ることで、天文学者は独自の情報を得られます。おなじみの虹の色は、物理学者が電磁スペクトルと呼ぶもののごく一部にすぎません。
赤より波長の長い赤外線は、可視光よりエネルギーが低い光です。赤外線カメラは、人間の目では検出できないほど低温の天体を見ることができます。宇宙では、視界を完全に遮ってしまう塵を透かして見ることもできます。
ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡は、打ち上げられたものとしては史上最大の赤外線天文台となります。それまでは、欧州宇宙機関（ESA）のハーシェル宇宙天文台が最大でした。次に選んだのは、ハーシェルが撮影した、M16としても知られるわし星雲での星形成の様子です。
星雲とは、宇宙にあるガスの雲です。わし星雲は地球から6,500光年離れており、天文学的な尺度ではかなり近い場所にあります。この星雲では活発な星形成が起きています。
この画像の中央付近にある特徴的な構造を拡大したものは、「創造の柱」と呼ばれています。親指と人差し指を少し左上に向けたような形の柱が、分子ガスと塵からなる巨大な雲の空洞へ突き出しています。この空洞は、雲の奥深くで最近誕生した高エネルギーの新しい星々から吹き出す風によって、吹き払われています。
3. 銀河系の中心
この画像は宇宙のさらに奥深くにある、私たちの天の川銀河の中心を捉えています。ここでも赤外線を使い、今回はNASAの2つの望遠鏡、ハッブルとスピッツァーのデータを組み合わせています。
画像の右下にある明るい白い領域は、銀河系のまさに中心です。そこには、いて座A*と呼ばれる巨大ブラックホール、星団、そして約10,000年前に超新星として爆発した大質量星の残骸があります。
ほかの星団も見えます。画像の左下にはクインテット星団があり、星々の風が周囲のガスや塵を吹き払ってできた泡の中に位置しています。左上にはアーチーズ星団があります。上方へ伸びて画像の外へ続く、光を放つガスの弧にちなんで名付けられました。この2つの星団には、知られている中でも特に大質量の星がいくつか含まれています。
4. エイベル370
個々の銀河よりはるかに大きなスケールで見ると、宇宙は暗黒物質のフィラメント（長く連なる筋）が網の目のように広がる構造をしています。特に壮大な姿を見せる天体の一つが、フィラメントの交差点に形成される銀河団です。
（もちろん、相対的に）近くの銀河団を見ると、質量が空間を曲げるというアインシュタインの主張が正しかったことを示す鮮やかな証拠が見つかります。空間の歪みを示す最も美しい例の一つは、2017年に公開されたハッブルのエイベル370の画像に見られます。
エイベル370は、私たちから約50億光年離れた、数百もの銀河からなる銀河団です。画像には細長い光の弧が見えます。これらは、はるか遠方にある銀河の像が拡大され、歪んだものです。銀河団の質量が時空を歪め、さらに遠くの天体から届く光を曲げることで、その像を拡大します。同じ遠方銀河の像が複数できることもあります。歪んだ時空が光学レンズのように働くため、この現象は重力レンズ効果と呼ばれます。
拡大された像の中で最も目立つのは、画像中央の左上にある、最も太く明るい弧です。「ドラゴン」と呼ばれるこの弧は、同じ遠方銀河の頭部と尾部にあたる2つの像から成ります。ほかの複数の遠方銀河の像が重なり、ドラゴンの胴体部分の弧を形作っています。
重力によって拡大されたこれらの像は、天文学者にとって有用です。拡大によって、そうでなければ見えない遠方のレンズ天体の細部まで明らかになるためです。この場合、レンズ効果を受けた銀河に属する星々を詳しく調べることができます。
5. ハッブル・ウルトラ・ディープ・フィールド
天文学者たちは、観測可能な宇宙の果てにどのような極めて遠い天体が見えるのかを探るため、数日間にわたってハッブルを空の何もない領域に向けるという、ひらめきに満ちたアイデアを実行しました。
ハッブル・ウルトラ・ディープ・フィールドには約10,000個の天体が写っており、そのほとんどが非常に遠方の銀河です。これらの銀河の一部から届く光は、宇宙がまだ誕生から約5億年しかたっていなかった頃から、130億年以上にわたって進み続けています。
これらの天体の中には、知られている限り最古かつ最遠のものもあります。ここで見ているのは、はるか昔に生まれ、周囲の同時代の星々がとうに消え去った後も光を放ち続ける古代の星々の光です。
世界経済フォーラムは第4次産業革命にどう取り組んでいるのでしょうか？
フロンティア技術・イノベーションセンターは、科学者、政策立案者、ビジネスリーダーを結びつけ、新興技術とその現実社会への影響を理解するための取り組みを進めています。
連携と実験を促すことで、同センターは、共通の地球規模課題に取り組む実用的な応用へと、研究から生まれたイノベーションを発展させるようパートナーを支援します。
最古の銀河は再電離期に形成されました。この時期、宇宙に薄く広がるガスは初めて、電子を水素原子から引き離せるほどの星の光に照らされました。これは、宇宙全体の性質に起きた最後の大きな変化でした。
光がこれほど多くの情報を運び、宇宙の歴史をつなぎ合わせる手がかりを与えてくれることは、驚くべきことです。ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の打ち上げによって、赤外線画像は大きく向上し、次世代の科学者たちに新たな問いを投げかけることになるでしょう。
