暗黒物質と暗黒エネルギーは合わせて宇宙の95%を占めているが、科学者たちはその正体をまだ解明していない。土曜日にフロリダから打ち上げられる予定のユークリッド宇宙望遠鏡は、その解明に役立つかもしれない。
世界で最も新しい宇宙望遠鏡について知っておくべきことをご紹介します。
ユークリッドとは何ですか?
ユークリッドは、赤外線波長で宇宙を観測する宇宙望遠鏡です。その主な目的は、暗黒宇宙の幾何学を解明することです。その名は、紀元前3世紀に現代幾何学の基礎を考案したギリシャの天文学者に由来しています。
ユークリッド望遠鏡の波長域は1.1～2ミクロンで、まさに近赤外線領域です。ちなみに、ウェッブ宇宙望遠鏡も近赤外線の波長で画像を撮影しますが、探査対象は全く異なります。
この宇宙船には、可視光カメラ（VIS）と近赤外線カメラ・分光計（NISP）という2つの科学機器が搭載されています。欧州宇宙機関（ESA）の発表によると、その画質は地上からの天体観測に比べて少なくとも4倍鮮明です。
望遠鏡の直径は約1.2メートル（4フィート）、宇宙船の高さは約4.7メートル（15.4フィート）です。軌道上では、宇宙船の質量は2.2トン（2メートルトン）になります。
ユークリッド計画の寿命は6年と予想されているが、その期間の終わりに望遠鏡に搭載されている燃料の量に応じて延長される可能性もある。
ユークリッドは何を探しているのでしょうか (そしてなぜでしょうか)?
宇宙は約140億年もの間存在してきました。熱と光に揺さぶられた時代もあれば、ガスに覆われた暗い時代もありました。ここ数十億年、宇宙は加速的に膨張しています。この膨張の原動力は不明であるため、その原因と考えられるものすべてを指すのに「ダークエネルギー」という包括的な用語が用いられています。
天文学者たちは、ユークリッドが暗黒エネルギーだけでなく、宇宙における説明のつかない質量の総称である暗黒物質も説明してくれることを期待しています。暗黒物質は私たちには見えません――これまでいかなる観測機器も直接検出したことがありません――が、その重力効果によって存在が知られています。例えば、暗黒物質は周囲の光を曲げるため、科学者は遠方の光源の重力レンズ効果でそれを観測することができます。
暗黒物質の候補は数多く存在し、暗黒物質が複数の物質から構成されている可能性は（可能性は低いとしても）十分にあります。しかし、現在最も有力な候補は、弱い相互作用をする巨大粒子（WIMP）と、洗濯洗剤にちなんで名付けられた素粒子であるアクシオンです。また、光子のように粒子や波のように振る舞う可能性のある粒子である暗黒光子も候補に挙がっています。
遠方の光は暗黒物質の影響を受けるため、ユークリッド望遠鏡にとってその説明を求めるには絶好の場所となる。ESAによると、この望遠鏡は100億年前の姿で数十億個の天体を観測する予定だ。その画像は天の川銀河の向こう側の空の3分の1以上をカバーする。
ユークリッド宇宙望遠鏡は、魅惑的なアインシュタインリングを生み出す強い重力レンズ効果から、遠方の銀河を歪ませる弱い重力レンズ効果まで、あらゆる種類の重力レンズ効果を研究し、暗黒物質の性質をより深く理解します。最近のアインシュタインリングの研究は、粒子ではなく波のように振る舞うアクシオン暗黒物質の存在を示唆するものです。
ユークリッド宇宙望遠鏡は、宇宙のバリオン音響振動、つまりビッグバン後の最初の30万年間（長いように聞こえるかもしれませんが、それは私たちの宇宙が誕生した初期の頃です）に波紋のように広がった高密度粒子の泡についても研究します。これらの泡がどのように外側に広がったかを研究することで、140億年近くの宇宙誕生における膨張速度が明らかになるでしょう。
ユークリッドの観測の究極の目的は、暗黒物質と暗黒エネルギーの性質を解明するのに役立つ、遠方の宇宙源に関するデータを収集することです。ユークリッドのデータは、宇宙のこれらの未知の側面の本質を明らかにするだけでなく、銀河の形状や空間的配置から宇宙全体の質量分布に至るまで、宇宙のウェブ、つまり超スケールの宇宙構造を科学者が理解する上でも役立ちます。
ユークリッドを使えば、科学者は天体物理学の最大の未解決の疑問に取り組むことができます。宇宙はなぜ膨張しているのか、いつ膨張が止まるのか、宇宙でまだ検出されていない粒子は何なのか、その理由は何か、宇宙の最終的な運命は何か、などなど。
発売の詳細は？
ユークリッドは、土曜日の午前11時11分（東部標準時）以降にフロリダ州ケープカナベラルから打ち上げられる予定だ。欧州宇宙機関（ESA）の発表によると、この宇宙船の予備打ち上げ日は7月2日（日）となっている。
ユークリッドは、スペースX社のファルコン9ロケットで打ち上げられる。当初の計画では、2022年にロシアのソユーズロケットで打ち上げられる予定だったが、ロシアのウクライナ侵攻を受けてESAとロシア宇宙庁（ロスコスモス）の協力が打ち切られたため、打ち上げは延期され、米国企業のロケットで着陸することとなった。
ESAはユークリッドを独自のアリアン6ロケットで打ち上げることを一時検討したが、先月時点でロケットはまだ発射台から離陸していない。
ユークリッドはL2（第二ラグランジュ点）に向けて打ち上げられる。L2は地球から約150万キロメートル（100万マイル）離れた宇宙空間で、物体が重力によって浮遊し、燃料の燃焼を最小限に抑えて軌道に留まることができる領域である。ガイア宇宙望遠鏡とウェッブ宇宙望遠鏡もL2に位置している。
ユークリッドの打ち上げが正確であれば、望遠鏡は燃料を節約でき、ミッション寿命を延ばすことができる可能性があります。ウェッブ宇宙望遠鏡の最低運用期間は5年でしたが、今回の打ち上げにより、観測所の寿命は20年近くまで延びる可能性があります。
ESAによると、打ち上げが予定通り行われれば、ユークリッド宇宙船は現地時間の午前11時53分にファルコン9ロケットから分離し、地上のチームは午前11時57分頃に宇宙船からの信号を初めて受信する予定だという。
土曜日の打ち上げは、こちら (NASA のフィード) またはこちら (ESA のフィード) でライブで視聴できます。
続き：打ち上げに必死：ロケット問題が続く中、欧州はSpaceXに期待
