太陽系で最も冷たい熱望遠鏡、スピッツァーのご冥福をお祈りします

木曜日の午後、 NASAの運用担当者は、南カリフォルニアのゴールドストーン深宇宙通信複合施設にある大型アンテナから、スピッツァー宇宙望遠鏡に別れのメッセージを送信します。この無線信号は、惑星間空間を1億6500万マイル（約2億6000万キロメートル）旅するのに約10分かかります。スピッツァーは無線コマンドを受信すると、セーフモードに切り替わり、コマンドをゴールドストーンに中継します。この送信をもって、スピッツァーの16年間のミッションは正式に終了し、望遠鏡は静かに宇宙空間を漂うこととなります。

「ほろ苦い瞬間になるでしょう」と、NASAの天文学者マイケル・ワーナー氏は語る。彼は1983年、スピッツァー望遠鏡がまだ構想段階だった頃から、同望遠鏡のプロジェクト科学者として働いてきた。「多少の痛みを伴うことは間違いありませんが、実現に尽力できたことを大変誇りに思っています。」

スピッツァーは2003年8月25日深夜過ぎ、フロリダ州ケープカナベラルからデルタIIヘビーロケットに搭載され、地球を離れました。高さ4メートル、重さ900キログラムのこの円筒形の望遠鏡の宇宙への到達は、天文学における刺激的な新時代の幕開けとなりました。この望遠鏡は、可視光線のすぐ向こう側にある赤外線、つまり電磁スペクトル領域で恒星、太陽系外惑星、そして銀河を観測するために設計されました。

赤外線は絶対零度よりも温度の高いすべての物体から放出される熱ですが、地球の大気の透過効果により、地上からの赤外線観測は困難です。歴史的に、このことは、宇宙の微妙な温度変化としてしか捉えられない多くの驚くべき天体現象を、地上の天文学者には観測できないことを意味していました。スピッツァーは、宇宙のこの見えない側面を明らかにすることを約束しました。

スピッツァーはNASA初の赤外線宇宙望遠鏡ではありませんでしたが、以前の望遠鏡よりもはるかに強力で、数ヶ月ではなく数年にわたる運用が期待されていました。宇宙に到着してからわずか1週間後、スピッツァーは初めてその目を開きました。地球に送信された最初の画像は、象の鼻星雲として知られる、ガスと塵の乱流雲の中で星が形成される巨大な恒星育成場を映し出していました。「赤外線天文学において、私たちが新しい領域に入ったことがすぐに分かりました」とワーナーは言います。

それ以来、スピッツァーは宇宙とその中の私たちの位置についての理解に革命をもたらしました。スピッツァーは、科学者が塵の雲に隠れていたであろう生まれたばかりの星々を、かつてない解像度で観察できるようにすることで、星の育成場の荒々しい世界を明らかにしました。スピッツァーはハッブル宇宙望遠鏡と共同で、これまでで最も遠い銀河を発見し、数千万光年離れた数百の矮小銀河を発見し、通常は塵に覆われている私たちの銀河系の中心部を鮮明に観察できる窓を提供しました。天の川銀河の中心にある棒状の古い星の集まりが、これまで考えられていたよりも長いことを明らかにし、科学者が私たちの銀河系の形状をより正確に特定するのに役立ちました。最初の太陽系外惑星が発見されたのはスピッツァーが打ち上げられる数年前のことだったが、スピッツァーはすぐに太陽系外惑星の天候を初めて明らかにし、周回する風やホットスポットを明らかにした。また、TRAPPIST-1の周囲に4つの新しい惑星を発見し、地球外最大の既知の惑星系となった。

「スピッツァーは太陽系外惑星の詳細な研究に革命をもたらしました」と、コーネル大学の天体物理学者で太陽系外惑星の大気の専門家であるニコル・ルイス氏は語る。「天文学コミュニティの多くの人にとって、スピッツァーとの別れは、私たちと共に宇宙を旅してきた大切な友との別れなのです。」

スピッツァーは私たちの宇宙観を根本的に変えましたが、その寿命は当初から限られていました。何光年もの宇宙空間に広がる極めて微弱な温度変化を測定するために、スピッツァー自体を非常に低温に保つ必要がありました。スピッツァーは、6年分の液体ヘリウムを積んで宇宙へ旅立ち、望遠鏡の温度を絶対零度よりわずか数度高い温度に保ちました。ヘリウムが尽きると、スピッツァーのミッションは終了しました。たとえNASAが旅程にもっと多くのヘリウムを積んでいたとしても、スピッツァーは地球を追う太陽軌道という特異な軌道を周回するため、毎年約1600万マイルも遠ざかってしまい、データ転送はますます困難になっています。

しかし、ヴェルナー氏が言うように、「自然は私たちに優しかった」のです。2009年にスピッツァーのヘリウム供給が枯渇したとき、惑星間空間の極寒の温度が望遠鏡を冷却し、一部の機器の運用を継続することができました。これがスピッツァーのいわゆる「温暖」ミッションの始まりであり、望遠鏡は華氏マイナス408度という温暖な環境で運用されていました。このボーナスミッションにより、望遠鏡の寿命はさらに10年延長されました。宇宙で最も低温の天体のいくつかを観測する能力は失われましたが、遠方の銀河、塵に覆われた恒星、地球近傍小惑星など、比較的高温の天体を観測することはできました。

水曜日は、NASAがスピッツァー望遠鏡にセーフモードへの移行命令を出す前の、スピッツァーのデータ収集最終日となる。最後の任務は、太陽光が塵によって散乱されて生じる光である黄道光の測定である。スピッツァーが地球に届ける最後の画像は、銀河系の端に潜む、巨大な星の形成に関連する星雲の姿となる。

「この観測所は本当に家族の一員のように感じています。そのミッションが終わるのは本当に悲しいです」と、カリフォルニア工科大学でスピッツァーチームに20年間勤務したリサ・ストーリー＝ロンバルディは語る。「同時に、その成果は私たちの想像をはるかに超えるものだったので、祝うべきことはたくさんあります。」

ワーナー氏によると、スピッツァーが少なくともあと1年間観測を継続することを妨げる技術的な制限はなかった。NASAはスピッツァーを退役させ、その資源を同局の次世代赤外線観測衛星であるジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（スピッツァーの約1000倍の性能を持つ）に振り向けた。

NASAのジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡プログラムの科学者であるエリック・スミス氏は、「スピッツァーは多くの点でウェッブにとって先駆的なミッションでした」と述べています。ウェッブはスピッツァーよりも宇宙の視野が狭いですが、改良されたセンサー群により、スピッツァーによって発見された多くの既知の太陽系外惑星の詳細な観測が可能になります。ウェッブの大型鏡は、スピッツァーの観測機器が及ばない時空領域である初期宇宙における最初の銀河の兆候の探査も可能にします。

NASAは100億ドル規模のウェッブ計画を2021年3月に打ち上げ予定としているが、最近の政府監査院（GAO）の報告書によると、この期限内に打ち上げられる確率はわずか12%に過ぎない。その間、天文学者たちはスピッツァーの膨大なデータを分析し、過去16年間に同衛星が観測した無数の恒星、惑星、銀河についてより深く理解していくだろうとワーナー氏は述べている。スピッツァーは打ち上げは終わったが、その科学的遺産は生き続けるだろう。

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