NASAのジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）が運用を開始してまだ1年余りだが、世界最大の宇宙機関がJWSTの後継となる次の大型宇宙望遠鏡について議論するのを止めることはない。Habitable Worlds Observatory (HWO)は、全米科学アカデミーの「天文学・天体物理学2020（Astro2020）十年調査」において、NASAの次の主要天体物理学ミッションとして初めて提案された。HWOの潜在的な技術的能力には、太陽系外惑星、恒星、銀河、その他無数の天体を研究し、地球外生命体を探査することが含まれるが、HWOが息をのむような画像や新しいデータセットで科学者や一般の人々を驚かせるようになるまでには、まだまだ長い道のりがある。

カリフォルニア工科大学の天文学教授であり、NASAジェット推進研究所（JPL）の上級研究員でもあるDimitri Mawet博士は、「ミッションを設計する前に、重要な技術を可能な限り開発する必要があります。我々は今、技術の成熟期にあります。これは、HWOが画期的なサイエンスを提供することを可能にする技術をさらに進歩させるとともに、コスト超過のリスクを最小限に抑えるというものです」。

Mawet博士は、2023年10月31日から11月2日にかけてワシントンD.C.で開催される予定のHWOの技術評価グループ（TAG）の一員に選ばれた56人のうちの一人である。これらの会合の一環として、NASAの「大天文台成熟化プログラム」（GOMAP）の一環として、個人は2つのグループで構成される：科学・技術・アーキテクチャレビューチーム（START）と技術評価グループ（TAG）で、両チームの全メンバーリストはこちら。STARTはHWOの科学目標に焦点を当て、TAGはHWOの設計と設計要件を満たすために必要な技術に焦点を当てる。

Astro2020十年調査の共同議長であるFiona Harrison博士は、「デカダル・サーベイがこのミッションを最優先課題として推奨した理由は、このミッションが天体物理学に変革をもたらし、我々の太陽系以外の太陽系全体を理解することができるからです」と、語った。。

今のところ、太陽系外惑星に存在する生物痕跡を特定しようとすると、分光法（光を分析して存在する可能性のある気体を特定する方法）による大気の研究に限られている。太陽系外惑星の大気を分析する上で重要なのは、太陽系外惑星の親星からの巨大なまぶしさを遮断し、近くの太陽系外惑星の大気に反射するかすかな星の光だけを残すことである。コロナグラフとスターシェードである。

コロナグラフは、1939年にフランスの天文学者Bernard Lyot博士が太陽を研究するために考案したもので、望遠鏡に内蔵され、マスク、ワッシャー（Lyot stopとも呼ばれる）、特殊鏡を含む多段階のプロセスによって星光を遮断し、望遠鏡に入ってくる大量の星光を減らして、最終的に星のまぶしさの中に隠れていた太陽系外惑星を浮かび上がらせる。その後、天文学者は分光学を使ってこれらの太陽系外惑星からの光を分析し、それぞれの大気内のガスを特定することができる。

現在、NASAのハッブル宇宙望遠鏡とJWSTが、太陽系外惑星を研究するためにコロナグラフを使用している唯一の宇宙望遠鏡であり、欧州南天天文台（ESO）の超大型望遠鏡（VLT）、ジェミニ・プラネット・イメージャー、ハワイのケック天文台にある望遠鏡を含むいくつかの地上望遠鏡も使用している。今後、NASAが計画しているナンシー・グレース・ローマン宇宙望遠鏡（しばしばローマン宇宙望遠鏡と略される）では、ガス状の太陽系外惑星を撮像するために、コロナグラフ観測装置（CGI）として知られる先進的なコロナグラフを使用する計画があり、ローマンは2027年にSpaceXのファルコン・ヘビーに搭載されて打ち上げられる予定である。

コロナグラフが望遠鏡に内蔵されているとすれば、スターシェードはその外付けのものである。現在の宇宙望遠鏡はスターシェードを採用していないが、NASAが設計・製作した開発モデルは、将来の宇宙望遠鏡から切り離され、望遠鏡の前に一定の距離を置いて展開し、遠くの星からの星明かりを遮る文字通りのシェードのような役割を果たし、軌道上の太陽系外惑星を明らかにすることを目的としている。スターシェード方式には、適切な展開や宇宙望遠鏡の前の適切な距離への配置など、工学的な課題が無数にあるが、科学者たちは、そのシンプルさと、太陽系外惑星を探す以外の科学にも使えるという汎用性の両方が、将来の宇宙望遠鏡に理想的な追加装置になりうると仮説を立てている。

NASA JPLでNASAの太陽系外惑星探査プログラムのチーフ・テクノロジストを務めるNick Siegler博士は、「我々の銀河系だけでも、ハビタブル・ゾーンに地球サイズの惑星が数十億個あると推定されています。我々はこれらの太陽系外惑星の大気を探査し、酸素、メタン、水蒸気、生命の存在を示す可能性のあるその他の化学物質を探したい。私たちは緑の小人を見るのではなく、これらの重要な化学物質のスペクトルのシグネチャー、あるいは私たちがバイオシグネチャーと呼んでいるものを見るのです」と、語る。

Siegler博士は、NASAがHWOのためにコロナグラフの道を選んだことを指摘した。デカダル・サーベイによれば、HWOは2030年代後半か2040年代前半に打ち上げられる予定で、観測時間は系外惑星と一般的な天体物理学の研究に分割される予定である。

今後数年から数十年の間に、HWOは地球外生命体の発見についてどのような新発見をするのだろうか？それは時が経たなければわからない！

この記事は、氏によって執筆され、Universe Todayに掲載されたものを、クリエイティブ・コモンズ・ライセンス（表示4.0 国際）に則り、翻訳・転載したものです。元記事はこちらからお読み頂けます。