宇宙には驚くべき天体が数多く存在し、科学者がそれらを可能にしている法則やプロセスを画像化し、理解する能力によって、その驚異はさらに増しています。毎年、研究者たちは新たな観測を行い、古いデータを再検証することで、地球、太陽系、銀河、そして宇宙全体がどのようにして誕生したのかという私たちの知識を再構築しています。
素晴らしい画像から驚くべき計算まで、ブラックホールや中性子星からガス雲や重力レンズまで、2024 年に天体物理学の発見と進歩において最も優れたものをご紹介します。
これまでに発見された中で最も古いブラックホール
1月、研究チームがビッグバンから約4億年後、つまり130億年以上前に形成されたブラックホールを発見しました。宇宙自体の年齢はわずか137億7000万年なので、この太古の巨大ブラックホールはほぼ宇宙の始まりにまで遡ります。宇宙の誕生からこのブラックホールの形成までの時間は、あなたがこの記事を読んでいる今から地球のカンブリア爆発までよりも短いのです。考えてみてください。
天の川銀河の外側の恒星の初めての詳細な画像
11月、ヨーロッパ南天天文台の超大型望遠鏡干渉計（VLT）は、太陽の直径の2000倍、なんと16万光年離れた星の画像を撮影しました。大マゼラン雲にある赤色超巨星であるこの星は、物質の繭に包まれており、研究者たちは、この星が最終的な運命である明るい超新星爆発へと突き進むにつれて、この繭が脱落していると考えています。
木星のプラズマジェット
ボイジャー計画は、これからも多くの恵みを与え続ける贈り物です。1月、研究者たちはボイジャー2号の45年前のデータの分析結果を発表し、木星の磁気圏シースにジェットが存在することを明らかにしました。木星の磁気圏は太陽系最大の構造であり、太陽の約15倍の大きさです。
火星の記録を破ったヘリコプター、インジェニュイティよ、安らかに眠れ
1月、インジェニュイティ・ヘリコプターは火星で72回目の飛行を行いました。しかし、これが最後の飛行となりました。不自然な着陸でローターブレードが折れ、赤い惑星での飛行は終わりを迎えました。しかし、インジェニュイティが宇宙飛行の歴史にもたらした貢献は見逃せません。この機体は、惑星外における初の制御された動力飛行を成し遂げ、地球外における将来の飛行体の基準を確立しました。
解き放たれた小惑星
1月は宇宙研究にとって忙しい月でした！OSIRIS-RExチームは、小惑星ベンヌから回収された膨大な量の宇宙岩石が入った密閉容器をついに開封しました。この非常に野心的なミッションは、地球に持ち帰られたベンヌ小惑星サンプルが、今後何年にもわたって小惑星の化学組成や太陽系の歴史に関する詳細な情報を明らかにする可能性があります。
渦巻銀河がいっぱい！
ウェッブ宇宙望遠鏡は、息を呑むような宇宙物体の画像を次々と撮影しています。今年初めには、「近傍銀河における高角解像度の物理学（正式名称：PHANGS）」プロジェクトによって、正面から捉えた渦巻銀河の画像が19枚公開されました。息を呑むような画像は、宇宙物体の壮大さと、天の川銀河の外れで太陽の周りを回転する地球の小ささを改めて思い起こさせてくれます。
新月が落ちた
2月、天文学者たちは天王星と海王星を周回する、これまで知られていなかった衛星を発見しました。これらの衛星は地上の望遠鏡で観測されたもので、1つは幅わずか8キロメートル、3つのうち最大のものは幅23キロメートルです。これらの衛星の公転周期は680日から27年と様々です。深宇宙はさておき、私たちの太陽系にもまだまだ多くの謎が隠されているのです。
超新星爆発がブラックホールを生み出す
超新星爆発は星の輝かしい死であり、中心核が崩壊する際に物質を宇宙空間にまき散らします。この崩壊によってブラックホールが形成されることがあります。ブラックホールとは、光さえも逃れられないほど強い重力を持つ時空領域です。3月、天文学者チームが超新星爆発を起こした星の画像を撮影し、劇的な瞬間を鮮明に描き出しました。
北米の大日食
4月8日、北米大陸の広い範囲で月が太陽を覆い、大陸中の人々に私たちの身近な宇宙環境の驚くべき光景を目の当たりにさせました。皆既日食の際には、太陽が月を囲む薄い光の輪のように見え、午後の空を暗闇に包みました。ここでは、この日食の最高の写真をいくつかご紹介します。
月の溶岩湖
すべての衛星が私たちの衛星のように、つまりチーズでできているわけではありません。もちろんこれは冗談ですが、太陽系の衛星は実に様々な形や大きさがあり、温度や組成も大きく異なります。一部の衛星は、生命が存在する可能性のある地下の海を持つと考えられています。一方、木星のイオのように非常に高温の衛星もあります。実際、ジュノーが最近イオをフライバイした際に、イオの表面に溶岩湖があることが明らかになり、3Dアニメーションで劇的に再現されました。
木星とその衛星
イオの続きです。木星の衛星は非常に多様ですが、95個すべてに注目に値します。4月に、イオとエウロパを含む木星の衛星のスライドショーを公開しました。イオとエウロパは、惑星科学と宇宙生物学の研究にとって特に魅力的な場所として、このまとめ記事の後半で紹介します。
嵐のような太陽の季節
5月、太陽は活発な活動を開始しました。太陽黒点とコロナ質量放出（CME）の発生により、宇宙天気予報センターは2005年1月以来初めて、深刻な地磁気嵐警報を発令しました。実際、これらの太陽フレアは最終的に地球全体に驚くべきオーロラを発生させ、米国ではフロリダ州やテキサス州の南まで観測されました。5月の活動は、その後数ヶ月にわたって太陽活動が極大期に近づく中で予想されていなかった、さらなる太陽嵐の前兆でした。
火星のオーロラ
太陽活動の活発化は、私たちが太陽系内の一つの惑星に過ぎないことを改めて認識させるものでもあります。火星探査車キュリオシティは、赤い惑星のオーロラの証拠を捉え、科学者たちに他の惑星で同様の現象がどのように発生するかを観察する機会を与えました。太陽活動による放射線は、キュリオシティの画像にアーティファクトを引き起こしました。探査車の放射線評価検出器は、探査車が火星に到着して以来最大の放射線の急増を計測しました。NASAによると、火星の表面に立つ宇宙飛行士は、太陽活動による胸部X線30枚に相当する放射線を浴びたことになります。
ウェッブのこれまでで最も遠い銀河
5月、研究者たちは、ビッグバンから3億年も経たないうちに存在していた、これまでで最も遠く、最も初期の銀河を発見したと発表しました。宇宙の夜明けから捉えられたこの銀河は、ウェッブ宇宙望遠鏡が星間塵を透過し、宇宙で最も暗く、最も遠く、つまり最も初期の天体を撮影する能力を実証しました。研究チームの分析によると、この銀河の光は、超大質量ブラックホールに落ち込む物質ではなく、主に巨大な恒星から発せられていることが示唆されました。
これまでで最も遠くで合体しているクエーサー
宇宙観測において、今年は輝かしい成果が続いた年でした。6月には、天文学者チームが、これまで知られている中で最も遠方で合体しているクエーサー（銀河の明るい中心核）の存在を報告しました。この合体するクエーサー対は、「宇宙の夜明け」から初めて確認されたものです。各クエーサーの中心にあるブラックホールは、それぞれ太陽の約1億倍の質量を持ち、この観測は初期宇宙とその進化をモデル化する上で役立つ可能性があります。
月面のトンネル
おそらく、それは 小さな緑色の人ではなかったでしょう。7月に研究者たちは、月のピットクレーターに実際にトンネルが存在するという説を提唱する論文を発表しました。この構造物は、1969年にアポロ11号が着陸した月の静かの海にあります。月面にトンネルがあれば、将来の月探査ミッションにとって大きなメリットとなる可能性があります。このような構造物は、宇宙線や太陽放射から宇宙飛行士を守るだけでなく、月の表面温度が劇的に変動する中で熱安定性も確保できるからです。
天文学における素晴らしい眺め
もしお時間があれば、今年の「天文写真家オブ・ザ・イヤー」コンテストのファイナリスト作品をご覧ください。太陽の表面からアイスランドのオーロラまで、美しい宇宙の眺めは一見の価値があります。宇宙望遠鏡や遠く離れた探査機を通して見る宇宙は素晴らしいですが、カメラとしっかりとした足取りで地上から見る宇宙もまた、同じように素晴らしいものです。
「わあ！」信号の謎を解く
8月、アレシボ・ワオ！プロジェクトは、1977年に検出された謎の信号（地球外生命体との関連が指摘されることが多い）が、巨大な水素雲によって発生した可能性を示唆するデータを発見しました。ある天文学者がコンピューターのプリントアウトに走り書きした有名な言葉にちなんで「ワオ！」と名付けられたこの信号は、マグネター（磁力の強い中性子星）が水素雲内の原子を励起した結果である可能性があります。宇宙人によるものではないものの、説得力のある説です。
ベテルギウスには小さな仲間がいるかもしれない
9月、天文学者グループは、赤色超巨星ベテルギウスの奇妙な減光パターンは、大きな天体の周りを回転する小さな星、「ベテルバディ」によるものである可能性があると仮説を立てました。ベテルギウスは非常に明るいため、もう一方の星は見えませんが、この研究チームの理論は、それほど遠くない将来に超新星爆発を起こすこの巨星から私たちが見る光の変動を説明できる可能性があります。
巨大なブラックホールジェット
ブラックホールは時折、光速に近い速度で移動する物質のジェットを噴出します。これらのジェットは宇宙で最も極端な構造の一つであり、9月には研究チームがこれまでで最大のジェットを報告したことで、さらに極端なものとなりました。このジェットは、ギリシャ神話の巨人にちなんで「ポルフィリオン」と呼ばれる巨大構造の一部であり、長さは銀河系140個分にも達し、宇宙における周囲の環境形成に重要な役割を果たしている可能性があります。
9月には、別の研究チームがブラックホールのジェットが恒星の爆発を引き起こす可能性があることを発見しました。ブラックホールジェットの研究は、これらの驚くほど巨大でエネルギーの高い構造が周囲の環境に変化をもたらす仕組みについて、研究者たちがより深く理解していく中で、2025年には間違いなく注目すべき分野となるでしょう。
暗黒物質の温床
宇宙に存在する物質の約27%を占める暗黒物質は、科学者が直接観測することはできず、通常の物質と重力的に相互作用する。その構成物質については、いまだに結論が出ていない。10月、ある研究チームは、暗黒物質候補の一つであるアクシオンが中性子星の周囲に雲を形成する可能性があると提唱し、科学者が暗黒物質粒子の探索に焦点を絞る新たな場を提供した。欧州宇宙機関（ESA）のユークリッド望遠鏡のような宇宙望遠鏡は暗黒物質の探索に特化しているが、研究チームの研究は、宇宙に設置された電波望遠鏡が、中性子星を取り巻く極限の物理現象を真に解明するために非常に役立つことを示唆した。
アレシボの崩壊報告
11月、米国科学・工学・医学アカデミーが発表した報告書は、アレシボ天文台の崩壊の最大の原因を明らかにしました。この伝説的な天文台は2020年12月に崩壊しましたが、最新の報告書では実際に何が起こったのかが明らかにされました。ハリケーン・マリアによる被害は、望遠鏡のケーブルソケット内の亜鉛の腐食によって悪化し、これらの複合的なストレス要因によってケーブルが崩壊し、天文台の吊り下げ式プラットフォームが望遠鏡の巨大なアンテナを突き破って崩壊したのです。
パーセベランスはついに火星のゆりかごから出てきた
先週、NASAジェット推進研究所の科学者らは、火星探査車パーサヴィアランスが2021年2月に着陸したジェゼロ・クレーターから無事脱出したと発表した。今後、探査車は火星の形成の手がかりとなる可能性のある約40億年前の岩石を探査するほか、パーサヴィアランスが古代の微生物生命の証拠を探す探査にも取り組む。
宇宙膨張の謎は深まる
先月、宇宙に現れた「アインシュタイン・ジグザグ」は、宇宙の膨張速度を表す数値であるハッブル定数を測定する新たな機会を天体物理学者にもたらした。この定数の問題点は、計算方法によって結果が異なるため、一貫性がないことだ。アインシュタイン・ジグザグ（実際には複合重力レンズ）は、ハッブル定数の値が宇宙論モデルとどのように一致するかを示すことで、ハッブル定数を制限する可能性がある。
重力レンズ効果とハッブル定数について語るなら、10月に発表された、地球から約36億光年離れた場所で重力レンズ効果の弧の中に3回出現した超新星に関する研究は特筆に値します。重力レンズ効果は、宇宙のより古い過去を覗き見る窓のようなもので、私たちの視覚的な楽しみのために、時間の経過を詳細に拡大表示してくれます。
天王星の近くに冷たくて湿った何か
はい、その通りです。10月、科学者グループは天王星の衛星ミランダに液体の海が存在する可能性がある、あるいは少なくとも太古の昔には存在していた可能性があると結論付けました。この発見により、宇宙生物学的調査の対象となる興味深い候補衛星のリストに新たな衛星が加わりました。液体の水は私たちが知る生命の必須条件であるため、科学者たちは、ミランダのような衛星や木星のエウロパの地下海など、液体の水の貯留層は生命の探索に適した場所だと考えています。
スーパーコンピュータによる宇宙のモデル
画像：アルゴンヌ国立研究所、米国エネルギー省
11月、科学者たちは当時世界最速のスーパーコンピュータを用いて、宇宙の従来の物理学に加え、暗黒物質の挙動と特性をシミュレーションしました。「フロンティア」と呼ばれるこのスーパーコンピュータは、1秒間に1京（10兆の10乗）回の計算を実行できます。
フロンティアのシミュレーションは、宇宙の膨張に伴う進化と、宇宙の広がりに伴って銀河がどのように形成され、どのように移動したかを明らかにしました。フロンティアはもはや世界最速のコンピューターではありません。11月にエル・キャピタンにその座を奪われたからです。しかし、このスーパーコンピューターは、宇宙に関する私たちの理解を深める上で、依然として大きな貢献を果たすことができます。
