NASAのパンドラ望遠鏡は星を詳細に研究し、星を周回する系外惑星について知る予定

2026 年 1 月 11 日、私は厳重に管理されたカリフォルニアのヴァンデンバーグ宇宙軍基地で、畏怖の念を抱かせるスペース X ファルコン 9 ロケットが NASA の新しい系外惑星望遠鏡パンドラを軌道に乗せる様子を心配そうに見ていました。

系外惑星は、他の星を周回する世界です。地球から見ると、それらは主星のすぐ隣に非常に弱い点として見え、その点は数百万倍から数十億倍も明るく、惑星から反射される光をかき消してしまうため、観察するのは非常に困難です。パンドラ望遠鏡は、これらの遠く離れた惑星とその周回星の研究において、NASA のジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡に加わり、補完することになります。

私はアリゾナ大学の天文学教授で、他の星の周りの惑星の研究と宇宙生物学を専門としています。私はパンドラの共同研究者であり、系外惑星科学ワーキンググループを率いています。私たちは、小さな系外惑星を詳細に研究し、そこに生命体を探索する能力を制限する障壁を打ち破るため、つまりデータ内のノイズ源を理解し、除去するために Pandora を構築しました。

系外惑星の観察

天文学者は系外惑星の大気を研究するためのコツを持っています。主星の前を周回する惑星を観察することで、大気を通過する星の光を研究することができます。

これらの惑星通過の観察は、赤ワインの入ったグラスをキャンドルにかざすのと似ています。差し込む光により、ワインの品質が明らかになる細かい部分が表示されます。惑星の大気を通して濾過された星の光を分析することにより、天文学者は水蒸気、水素、雲の証拠を見つけ、さらには生命の証拠を探すこともできます。研究者たちは 2002 年に通過観測を改善し、新しい世界への刺激的な窓を開きました。

しばらくの間は、完全に機能しているように見えました。しかし、2007 年から、天文学者は、星上の低温で活動的な領域である星黒点がトランジットの測定を妨げる可能性があると指摘しました。

2018 年と 2019 年に、当時博士号を取得した学生のベンジャミン・V・ラカム、天体物理学者のマーク・ジャンパパと私は、より暗い星黒点やより明るく磁気的に活動的な恒星領域がどのように系外惑星の測定に重大な誤解をもたらす可能性があるかを示す一連の研究を発表しました。私たちはこの問題を「通過光源効果」と名付けました。

ほとんどの星は斑点があり、活動しており、継続的に変化します。ベン、マーク、そして私は、これらの変化が系外惑星からの信号を変えることを示しました。さらに悪いことに、星によっては上層に水蒸気が存在しており、多くの場合、星の外側よりも黒点の方が水蒸気が顕著です。このガスや他のガスは、地球上に水蒸気を発見したと考える天文学者を混乱させる可能性があります。

ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の2021年の打ち上げの3年前に発表された私たちの論文では、ウェッブ宇宙望遠鏡はその可能性を最大限に発揮できないと予測しました。私たちは警鐘を鳴らしました。天文学者たちは、私たちが揺らめく不安定なろうそくの光に照らしてワインを判断しようとしていることに気づきました。

パンドラの誕生

私にとって、Pandora は 2018 年に NASA から送られた興味深いメールから始まりました。NASA のゴダード宇宙飛行センターの 2 人の著名な科学者、エリサ キンタナとトム バークレーがチャットを求めてきました。彼らは珍しい計画を持っていました。彼らは、ウェッブを支援するのに間に合うように、星の汚染に取り組むのに役立つ宇宙望遠鏡を非常に急いで建設したいと考えていました。これは刺激的なアイデアでしたが、非常に挑戦的でもありました。宇宙望遠鏡は非常に複雑で、通常は急いで組み立てるものではありません。

PandoraはNASAの従来モデルを打ち破る。私たちは、通常の NASA ミッションよりも迅速かつ大幅に低いコストで Pandora を提案し、構築しました。私たちのアプローチは、ミッションをシンプルに保ち、多少高いリスクを受け入れることを意味しました。

パンドラが特別な理由は何ですか?

パンドラは小さいため、兄であるウェッブほど多くの光を集めることができません。しかし、パンドラはウェッブにはできないことをするだろう。星を辛抱強く観察して、その複雑な大気がどのように変化するかを理解することができるだろう。

可視カメラと赤外線カメラで星を24時間見つめることで、星の明るさや色の微妙な変化を測定します。星の活動領域が回転して視界に入ったり見えなくなったり、星点が形成、進化、消滅したりすると、Pandora はそれらを記録します。ウェッブが同じ機器構成で同じ惑星に戻ることはほとんどなく、主星を監視することもほとんどありませんが、パンドラは年間に 10 回目標の星を再訪問し、それぞれに 200 時間以上を費やします。

その情報があれば、私たちのパンドラチームは、星の変化が観測された惑星の通過にどのような影響を与えるかを解明できるでしょう。ウェッブと同様に、パンドラも惑星の通過現象を観測するだろう。パンドラとウェブのデータを組み合わせることで、私たちのチームは系外惑星の大気が何でできているかをこれまでより詳しく理解できるようになります。

打ち上げが成功した後、パンドラは現在約90分ごとに地球の周りを一周しています。 Pandora のシステムと機能は現在、Pandora の主要な構築者である Blue Canyon Technologies によって徹底的にテストされています。

打ち上げから約1週間後、宇宙船の制御はアリゾナ州ツーソンにあるアリゾナ大学のマルチミッションオペレーションセンターに移管される。その後、私たちの科学チームの研究が本格的に始まり、私たちは他の世界の大気を通して濾過された星の光を捉え始め、新しい安定した目でそれらを見ることになります。

この記事は、複雑な世界を理解するのに役立つ事実と信頼できる分析を提供する非営利の独立系報道機関である The Conversation から再公開されたものです。作者: ダニエル・アパイ アリゾナ大学

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ダニエル・アパイは、アリゾナ大学の天文学、惑星科学、光科学の教授です。彼はNASAから資金提供を受けています。