Why The Spitzer Space Telescope Matters

2003年の打ち上げから16年以上にわたり、今月末に運用を中止するSpitzer Space Telescopeは、人間の目には見えない赤外線波長での宇宙の前例のない眺めを私たちに提供してきました。 スピッツァーの探検は、8,600以上の査読論文、数十の博士論文、無数の会議の抄録と講演、いくつかの本に記載されているように、地球近傍小惑星の大きさの決定から、最も遠い銀河の星の質量と年齢の測定までの範囲である。 スピッツァーは、

太陽系研究の5つ以上の主要な天文学研究分野に大きな影響を与えてきた。 スピッツァーが私たち自身の太陽系に関する研究のハイライトには、土星を周回する巨大で未知のダストリングの発見と、ディープインパクト宇宙船がそれに衝突するために発射体を送った後に彗星テンペルIから放出されたダストの組成の決定が含まれる。 これらの彗星の測定は、太陽系の特性と太陽系外惑星系の特性との間に重要な関係を確立した多くのスピッツァーの結果の一つであり、それ自体もスピッツァーによって広く研究されている。

星と惑星系の形成。 スピッツァーの観測では、星が形成されるにつれて、かなりの量の物質がそれを周回する円盤の形成に入ることが示されている。 スピッツァーは、円盤内の超微細な宇宙塵がより大きな天体に合体し始め、しばしば惑星の形成につながるカスケードを開始するにつれて、惑星形成の最初の段階を観察した。 これらの惑星形成の初期段階は、高密度の星間雲の崩壊が星形成プロセスを引き起こしてからわずか数百万年後には順調に進行しています—宇宙的には相対的な瞬間です。

Rho Ophiuchi雲の星形成のスピッツァー画像。

太陽系外惑星。 スピッツァーのミッションが展開されたとしても、地上の望遠鏡や、特にNASAのケプラー宇宙船からの研究は、多くの太陽型の星が惑星系をホストすることを確立していました。 スピッツァーは、これらの系外惑星の科学コミュニティの積極的かつ洞察力のある研究の柱となっています。 スピッツァーは、近くのかすかな赤い星を周回する7つの地球サイズの惑星のうち3つの惑星のうち、Trappist-1として知られているハビタブルゾーン(惑星の表面上で水が液体になる惑星の周りの領域)の中またはその近くに位置していることを確立しました。

スピッツァーはまた、惑星の周囲の温度の変化をマッピングし、いくつかのケースで毎時数千キロメートルの速度を持つ大気風の証拠を発見しました。 スピッツァーの測定値により、地球から約65光年の星を周回する惑星の表面の温度分布についてある程度の確実性を持って書くことができることは私には驚くべきことです。

Trappist-1太陽系のアルティスト・レンダリング。 クレジット:NASAとJPL-Caltech

遠い銀河。 スピッツァーは、天の川銀河とその向こうの宇宙の両方の大部分を調査しました。 ハッブル宇宙望遠鏡と連携したそのような調査の1つは、これまでに発見された最も遠い銀河の同定につながった。 スピッツァーとハッブルは、約138億年前に起こったビッグバンの後、それほど長くはなかったので、それを見ます。 宇宙の進化の初期にこのような巨大な銀河が存在することは、銀河がどのように形成されているかの理解に挑戦し、2021年に打ち上げられるNASAの今後のJames Webb Space Telescopeによって解決されるだろうという疑問を提起しています。

星や銀河の成長。 宇宙はビッグバンから水素原子とヘリウム原子の熱いスープとして登場し、上記のような銀河がなぜ13をはるかに超えていたのかを理解するのに役立5億年前。 しかし、銀河が形成され、成長し、それらが含まれる物質がますます崩壊して星を形成するにつれて、宇宙の星の数が時間の経過とともに増加してい スピッツァーは、宇宙時間におけるこの成長を独自に測定することができ、星の数は宇宙の生命の最初の四十億年の間急速に増加したが、最近ではより遅い速度で増加していることを発見した。

亡きライマン-スピッツァー
: NASAウィキメディア

これらの科学的結果と同じくらい強力ですが、それらはスピッツァーの遺産の一部に過ぎません。 その遺産が非常に重要であり、今後非常に重要になる他の領域には、以下が含まれます:

The Great Observatories。 1985年にNASAと科学界によって発表されたグレート天文台の概念は、電波よりも短い波長の電磁スペクトル全体をカバーし、同時に動作する4つの強力な宇宙望遠鏡を想定していた。 スピッツァーはもともと宇宙赤外線望遠鏡施設(SIRTF)として知られていたが、コンプトンガンマ線観測所、ハッブル宇宙望遠鏡、そして現在チャンドラX線観測所として知られている高度X線天体物理学施設(AXAF)に加わった。 2003年のSIRTFの打ち上げに伴う偉大な天文台の完成は、宇宙の探査における過小評価されたマイルストーンであり、約20年のビジョンの実現を表しています。 これらの強力な観測所の相乗的な科学は、このプログラムが策定されたときに想像していたよりもはるかに大きな影響を与えました。

NASAの偉大な天文台、sirtfは、右端に、宇宙に望遠鏡を送信するの長年の提唱者だった天体物理学者ライマンスピッツァー、後に名前が変更されました。 NASAウィキメディア

ミッションは島ではありません。 スピッツァーの観測は、他のNASAのミッションからだけでなく、地上の機器からも科学的なリターンを強化しています。 例えば、スピッツァーとハッブルは、最も遠い既知の銀河の特性を決定するために力を合わせており、家にはるかに近い、また強く太陽系外惑星の大気の特性を制約しています。 スピッツァーは、これらの新たに発見された世界の温度を決定するために、最近打ち上げられた通過系外惑星調査衛星によって同定された系外惑星を研究している。 最後に、スピッツァーは、重力波観測所によって発見された顕著な中性子星合体イベントの余波を観察し、この激変イベントの中性子豊富なデブリ内の希土類元素の合成のためのモデルを検証しました。

将来の任務のためのテーブルを設定する。 NASAのIRASと欧州宇宙機関(ESA)ISOは、スピッツァーのための地上作業を築くのを助けました;スピッツァーは、順番に、将来のNASAの任務のための道を準備しています。 これらの中で最も注目すべきは、スピッツァーによって研究されたのと同じ波長のいくつかをカバーするが、はるかに高い感度とスペクトルおよび空間分解能を持つ待望のジェイムズ・ウェッブ望遠鏡(JWST)である。 スピッツァーはまた、他の今後のNASAのミッション、特にEuclid(ESAとの共同ミッション)と広視野赤外線調査望遠鏡(WFIRST)のための地面を準備しています。 どちらの場合も、スピッツァーの広範な銀河外調査は、広視野光学/近赤外線調査に対応する赤外線を提供し、WFIRSTは

スピッツァーは将来のミッションのための道を準備する技術的進歩を開拓しました。 これらの中で最も注目すべきは、以前に貯蔵された低温源または機械的冷却器を使用して到達した50ケルビン以下の温度を達成し、維持するために、Spitzerの放射冷却の広範な使用—宇宙の黒さに熱を放射することである。 将来のミッション、特にJWSTと現在JPLで開発中のSPHEREx Explorerは、以前よりもはるかに多くの保証と自信を持って放射冷却のベースラインを確立することができま

他の多くのNASAのミッションの場合と同様に、スピッツァーからの最もエキサイティングでアクセス可能な結果は、広く一般に普及しています。 その最も注目すべき結果、Trappist-1を周回する惑星の分析は、17,000以上の印刷とオンライン記事を生み出しました; 結果を発表した記者会見はほぼ五百万回見られ、物語はインターネット上で32億以上の非ユニークビューを受けました。

大きな人間の成果。 スピッツァーには、特別な強調に値する人間の側面があります。 何千人もの人々がこの強力な天文台を準備し、維持し、天文学者の大規模かつ活発なコミュニティによってその使用を容易にし、打ち上げの前と後にスピッツァーに取り組んでいました。 スピッツァーの成功は、彼らのスキル、創意工夫と献身に直接追跡可能であるように、これらの人々のすべては、彼らが達成したものに誇りを感じるべきで 技術的に複雑で革新的なSpitzer施設は、適切にサポートされ、権限を与えられた熟練したやる気のある人々のグループが達成できることを示しています。 私はスピッツァーが人間の精神の力の記念碑であると感じています。 私たちは、私たちが直面している問題の海をナビゲートするときに、人間の努力のすべての分野に適用されるスピッツァーの遺産のこの重要な要素に

次は何ですか? スピッツァーの観測の終わりミッションからのすべてのデータがアーカイブされ、カリフォルニア工科大学のIRSA施設から入手可能であるため、これはスピッツァーの終わりではありません。 スピッツァーについてもっと知りたい読者は、私がPeter Eisenhardtと共著した本を見てみたいと思うかもしれません:More Things in the Heavens:How Infrared Astronomy is Expanding our View of the Universeプリンストン大学出版局によって出版されました。



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