HabEx

HabEx（居住可能系外惑星観測所）計画の概要

HabEx（Habitable Exoplanet Observatory）は、NASAが計画中の次世代宇宙望遠鏡です。その最大の目的は、太陽系外のハビタブルゾーンに位置する地球型惑星を発見し、その大気組成を詳しく調べることにあります。この計画は、地球外生命の可能性を探求する上で、非常に重要な役割を果たすと期待されています。

HabExの観測対象は、地球サイズの岩石惑星で、特に大気中に水などの生命が存在する可能性を示す物質を探すことを重視しています。また、酸素やオゾンなどの生物由来の可能性のあるガス（バイオシグナチャー）を検出することも目指しています。

観測技術

惑星からの光は、中心星の光に比べて非常に弱く、観測が困難です。そのため、HabExでは、コロナグラフに加えて、外部遮蔽体（スターシェード）を使用し、中心星の光を遮断することで、惑星の光だけを観測します。このスターシェードは、ニューワールドミッションで検討されていた技術を応用したものです。これにより、HabExは従来の望遠鏡よりも遥かに高精度な観測を実現することを目指しています。

HabExは、可視光、紫外線、赤外線領域の分光器を備え、惑星の大気を多角的に観測します。これにより、惑星の環境や生命の兆候に関する詳細な情報を得ることが期待されます。

開発経緯

2016年、NASAは、大規模戦略的科学ミッションとして、HabExを含む4つの宇宙望遠鏡計画を選定しました。これらの計画は、2030年代の旗艦宇宙望遠鏡の候補として検討されました。最終的に、HabExとLUVOIR（大型紫外可視近赤外線宇宙望遠鏡）の統合案が、2021年に米国科学アカデミーによって推奨されました。

当初、HabExは、口径4メートルの単一鏡を備えた望遠鏡として計画されていましたが、LUVOIRとの統合に伴い、口径6メートル級の望遠鏡が提案されました。この統合計画は、2040年の打ち上げを目指し、予算は約110億ドルと見積もられています。

科学目標

HabExの主要な科学目標は、以下の通りです。

太陽系近傍のハビタブルゾーンに位置する地球サイズの惑星の発見と特徴評価
惑星大気中に存在する水、酸素、オゾンなどのバイオシグナチャーの検出
惑星系におけるダスト構造の観測と、惑星の重力の影響の追跡
原始[[惑星]]系円盤の観測と、恒星の分類にわたるダストの存在率や特性の比較研究

HabExは、系外惑星科学だけでなく、一般天文学分野の研究にも貢献することが期待されています。

一般天文学での利用

HabExは、系外惑星の研究に加えて、様々な天体物理学の研究にも活用されます。例えば、銀河間物質の再電離の研究、銀河におけるバリオンの研究、星形成史の研究などに用いられる予定です。

さらに、ダークマターの性質を絞り込んだり、局所的なハッブル定数を測定したりするなど、野心的な研究テーマにも取り組むことが計画されています。

望遠鏡の仕様

HabExは、観測対象の惑星が反射した光を直接撮像・分光する可視光領域の装置を基本としていますが、紫外線や近赤外線領域まで観測範囲を広げることが検討されています。

望遠鏡の口径は、当初4メートルでしたが、LUVOIRとの統合に伴い、6メートル級になる予定です。また、スターシェードの展開サイズは52メートルにも及ぶとされています。観測波長域は、0.3μmから2.5μm程度まで拡張される可能性があります。

バイオシグナチャーの検出

HabExは、O2やO3などのバイオシグナチャーとなりうる気体を検出するために、高い分光性能を持っています。また、H2O、CO2、CO、CH4などの分子を検出することにより、惑星環境の理解を深めることが目指されています。

これらの観測データから、生命の存在を示す証拠を得るためには、検出されたガスの生成メカニズムを詳細に分析する必要があります。

日本からの参加

日本もHabEx計画に携わっており、特に紫外線検出器の開発面で大きな貢献が期待されています。日本は、全体の5%ほどの予算を負担し、多くの共同観測に参加する予定です。JAXAや国立天文台などが主導し、東京大学などの研究者らが議論に加わっています。

HabExは、これまでにない高精度な観測能力を備えた宇宙望遠鏡であり、系外惑星の探索と生命の起源に関する研究に、新たな道を開くことが期待されています。

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