ウェッブ宇宙望遠鏡：科学者は何を学べるか？

【ワシントンＡＦＰ＝時事】新たに運用が開始されたジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の初画像は息をのむほど美しいが、それだけではない。科学者らが熱心に追究している未解決の謎の鍵となるヒントや手掛かりが多数含まれている。（写真はジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡が撮影した、イータカリーナ星雲の星形成領域ＮＧＣ　３３２４）
　ここでは、科学者が今後、ウェッブ宇宙望遠鏡に期待しているポイントをまとめた。
　■深宇宙へ
　宇宙のこれまでで最も深遠で鮮明な赤外線画像「ウェッブ初のディープ・フィールド」が、今月１１日に公開された。
　白い円や楕円（だえん）は、前景にある銀河団「ＳＭＡＣＳ　０７２３」に属する銀河で、太陽が形成されたのとほぼ同時期に当たる４６億年以上前の姿を見せている。
　赤みがかった弧を描いているのは、１３０億年以上かかって到達した古代銀河からの光で、重力レンズとして作用する前景の銀河団の周囲で曲がっている。
　１２時間半の露光を要した今回の合成画像は、試験運用の一環と見なされている。さらに露光時間を長くしていけば、宇宙が誕生したビッグバン後の最初の数億年までさかのぼる、史上最遠距離の観測記録を更新するとみられている。
　■生命居住可能惑星の探査
　ウェッブ望遠鏡は、太陽に似た遠方の恒星を周回する太陽系外惑星「ＷＡＳＰ－９６　ｂ」について、この高温で膨張した巨大ガス惑星を取り巻く大気に水が含まれることを示す痕跡を捉えた。さらには、大気中に雲やもやが存在することを示す、これまで未検出だった証拠も得た。
　ＷＡＳＰ－９６　ｂは、天の川銀河（銀河系）内で確認されている５０００個以上の系外惑星の一つだ。だが天文学者らを本当に興奮させるのは、生命を育む可能性のある大気と液体水域を探すために、地球に似たより小型の岩石惑星にウェッブ望遠鏡を向ける計画があることだ。
　■恒星の死
　ウェッブ望遠鏡に搭載されているカメラは、「南のリング星雲」にある星の墓場を捉えた。星雲の中心には塵（ちり、固体微粒子）に覆い隠された状態で、死にかけた暗い星があることが明らかになり、その星が初めてはっきりと姿を現した。
　天文学者らはウェッブ望遠鏡を用いて、ガスと塵の雲を噴出している南のリング星雲のような惑星状星雲の詳細をさらに踏み込んで調査する予定だ。
　■宇宙のダンス
　「ステファンの五つ子銀河」は、五つの銀河から成る銀河群で、ペガスス座にある。
　ウェッブ望遠鏡はその中心部を覆う塵とガスの雲を透過し、この銀河群にある超大質量ブラックホール付近から吹き出すガス流（アウトフロー）の速度や組成などに関する最新のデータを収集することに成功した。
　このうちの４銀河は互いに近い距離にあり、接近遭遇を繰り返す「宇宙のダンス」を演じている。
　この集団を研究すれば、「銀河同士がどのように衝突し、融合するかについて知ることができる」と、宇宙学者のジョン・マザー氏は語る。同氏によると、天の川銀河は、より小型の銀河約１０００個が集まってできている可能性が高い。
　■星のゆりかご
　おそらく最も美しい画像は、イータカリーナ星雲の星形成領域「宇宙の崖」を捉えたものだろう。
　この画像では、これまでは隠れて見えなかった星形成領域の存在が、ウェッブ望遠鏡によって初めて明らかになった。これにより、特定の質量を持つ恒星が形成される理由や、特定の領域で形成される恒星の数を決める要因に関する知識がさらに深まると考えられる。
　宇宙の崖は山が連なっているようにも見えるが、ウェッブ望遠鏡のプロジェクトサイエンティスト、クラウス・ポントピダン氏によると、「最高峰」の上から下までは７光年分の距離がある。また黄色い部分は、巨大な炭化水素分子から成っていると説明した。
　■大きな謎
　米航空宇宙局の天体物理学者アンバー・ストラウン氏は、何より最も心躍るのは、未知の世界への旅だろうと話す。
　ウェッブ望遠鏡に先駆けたハッブル宇宙望遠鏡は、暗黒エネルギーが宇宙の膨張を加速させているという発見に重要な役割を果たした。「その１００倍も強力な観測機器を使って何が学べるか、想像するのも難しい」とストラウン氏は語った。【翻訳編集ＡＦＰＢＢＮｅｗｓ】
〔ＡＦＰ＝時事〕（2022/07/26-20:44）

The James Webb Space Telescope's first images aren't just breathtaking -- they contain a wealth of scientific insights and clues that researchers are eager to pursue.
Here are some of the things scientists now hope to learn.
- Into the deep -
Webb's first image, released Monday, delivered the deepest and sharpest infrared image of the distant universe so far, Webb's First Deep Field.
The white circles and ellipses are from the galaxy cluster in the foreground called SMACS 0723, as it appeared more than 4.6 billion years ago -- roughly when our Sun formed too.
The reddish arcs are from light from ancient galaxies that has traveled more than 13 billion years, bending around the foreground cluster, which acts as a gravitational lens.
NASA astrophysicist Amber Straughn said she was struck by the astounding detail that you can see in some of these galaxies.
They just pop out! There is so much more detail, it's like seeing in high-def.
Plus, added NASA astrophysicist Jane Rigby, the image can teach us more about mysterious dark matter, which is thought to comprise 85 percent of matter in the universe -- and is the main cause of the cosmic magnifying effect.
The composite image, which required a 12.5 hour exposure time, is considered a practice run. Given longer exposure time, Webb should break all-time distance records by gazing back to the first few hundred million years after the Big Bang, 13.8 billion years ago.
- The hunt for habitable planets -
Webb captured the signature of water, along with previously undetected evidence of clouds and haze, in the atmosphere surrounding a hot, puffy gas giant planet called WASP-96 b that orbits a distant star like our Sun.
The telescope achieved this by analyzing starlight filtered through the planet's atmosphere as it moves across the star, to the unfiltered starlight detected when the planet is beside the star -- a technique called spectroscopy that no other instrument can do at the same detail.
WASP-96 b is one of more than 5,000 confirmed exoplanets in the Milky Way. But what really excites astronomers is the prospect of pointing Webb at smaller, rocky worlds, like our own Earth, to search for atmospheres and bodies of liquid water that could support life.
- Death of a star -
Webb's cameras captured a stellar graveyard, in the Southern Ring Nebula, revealing the dim, dying star at its center in clear detail for the first time, and showing that it is cloaked in dust.
Astronomers will use Webb to delve deeper into specifics about planetary nebulae like these, which spew out clouds of gas and dust.
These nebulae will eventually also lead to rebirth.
The gas and cloud ejection stops after some tens of thousands of years, and once the material is scattered in space, new stars can form.
- A cosmic dance -
Stephan's Quintet, a grouping of five galaxies, is located in the constellation Pegasus.
Webb was able to pierce through the clouds of dust and gas at the center of the galaxy to glean new insights, such as the velocity and composition of outflows of gas near its supermassive black hole.
Four of the galaxies are close together and locked in a cosmic dance of repeated close encounters.
By studying it, you learn how the galaxies collide and merge, said cosmologist John Mather, adding our own Milky Way was probably assembled out of 1,000 smaller galaxies.
Understanding the black hole better will also give us greater insights into Sagittarius A*, the black hole at the center of the Milky Way, which is shrouded in dust.
- Stellar nursey -
Perhaps the most beautiful image is that of the Cosmic Cliffs from the Carina Nebula, a stellar nursery.
Here, for the first time, Webb has revealed previously invisible regions of star formation, which will tell us more about why stars form with certain mass, and what determines the number that form in a certain region.
They may look like mountains, but the tallest of the craggy peaks are seven light years high, and the yellow structures are made from huge hydrocarbon molecules, said Webb project scientist Klaus Pontoppidan.
In addition to being the stuff of stars, nebular material could also be where we come from.
This may be the way that the universe is transporting carbon, the carbon that we're made of, to planets that may be habitable for life, he said.
- The great unknown -
Perhaps most exciting of all is journeying into the unknown, said Straughn.
Hubble played a key role in discovering that dark energy is causing the universe to expand at an ever-growing rate, so it's hard to imagine what we might learn with this 100 times more powerful instrument.