ハーシェル宇宙天文台

ハーシェル宇宙天文台の概要

ハーシェル宇宙天文台は、ヨーロッパ宇宙機関（ESA）が運営し、赤外線の観測を目的とした宇宙望遠鏡のプロジェクトです。2009年5月14日に打ち上げられ、初期の早期計画では「FIRST（Far InfraRed and Sub-millimetre Telescope）」と命名されていましたが、のちにウィリアム・ハーシェルの功績にちなみ、現在の名前に変更されました。ハーシェルは1800年に赤外線の存在を初めて確認した天文学者であり、彼の名を冠することはこのプロジェクトにとっても意味深いことでした。

計画の立ち上げと打ち上げ

ハーシェル宇宙天文台の計画は1982年に始まりました。オランダ宇宙研究所のThijs de Graauw氏やケルン大学のGisbert Winnewissr氏、インペリアル・カレッジ・ロンドンのMichael Rowan-Robinson氏など、多くの専門家が関与していました。実際の打ち上げまでには26年の歳月がかかり、その間に技術的な進展が遂げられました。望遠鏡はフランスのカンヌ・マンドリュー宇宙センターにて製造され、アリアン5ロケットによって宇宙背景放射を観測するプランク衛星とともに打ち上げられました。大気層を突き抜けて、地球から約1.5百万キロメートルの距離に位置する地球-太陽系の第2ラグランジュ点（L2）周辺のリサージュ軌道を周回しました。このプロジェクトには約11億ユーロの費用がかかりました。

観測運用の終了

2013年4月29日、ハーシェル宇宙天文台は液体ヘリウムの枯渇によって観測運用を終了しました。液体ヘリウムの冷却機能がなくなることで、望遠鏡はその能力を失いましたが、その後もL2点から太陽周回軌道へと移動され、観測とは異なる目的での研究に活用されました。特に、軌道上の制御技術を試験する場として重要でした。最後の指令は2013年6月17日に送信され、これによって全ての運用が完了しました。

観測機器とその性能

ハーシェル宇宙天文台の最も特徴的な点は、宇宙望遠鏡として初めて遠赤外線およびサブミリ波領域での観測を行うことです。反射鏡の直径は3.5メートルに達し、この波長領域の宇宙望遠鏡としては最大の大きさを誇ります。

主要な観測装置

1. PACS（Photodetecting Array Camera and Spectrometer）
- 波長範囲：55-210マイクロメートル
- 特徴：1000から5000の分解能を持つ分光器を備え、カメラ機能も搭載。

2. SPIRE（Spectral and Photometric Imaging Receiver）
- 波長範囲：94-672マイクロメートル
- 特徴：低分解能の分光器で、広範囲な波長域を対象。

3. HIFI（Heterodyne Instrument for the Far Infrared）
- 波長範囲：157-625マイクロメートル
- 特徴：高解像度の分光器で、107の分解能があり。

目指した観測と実現した成果

ハーシェル宇宙天文台の観測には、幅広い目的と意味がありました。初期宇宙の進化や星形成のメカニズム、さらには星間物質や惑星の化学構成の探索が含まれます。実際の観測成果としては、宇宙のフィラメント構造内の星形成のエビデンスや、初めて宇宙空間で酸素分子を確認したといった重要な発見がありました。また、活動銀河中心のブラックホールを取り巻く物質の流れを発見することで、銀河の形成プロセスに新たな知見を加えました。

さらに、ハーシェルを通じて宇宙の遥か彼方にある銀河に関する新たな視点も得られ、ガス雲内での星形成の様子や太陽系形成の過程に関連する情報も収集されました。これにより、太陽系内の彗星が地球に大量の水を供給していた可能性に関する研究も進展しました。

結論

ハーシェル宇宙天文台は、遠赤外線及びサブミリ波望遠鏡としての役割を果たし、宇宙の多様な現象を観測した成果は、私たちの宇宙に対する理解を深めることに貢献しました。天文学の発展に寄与したこのプロジェクトの意義は計り知れず、今後の研究においてもその成果が生かされ続けることでしょう。

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