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ハッブル宇宙望遠鏡

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大気や天気に左右されない宇宙空間で活躍

望遠鏡の発明により、天文学は飛躍的な発展をとげました。しかし、いかに望遠鏡のサイズを大きくしても、地上にあるかぎり、地球の大気の制約や天候の影響を受けるので、決して理想的な観測を行うことはできません。そこで、地球大気の外に望遠鏡を設置すれば、これまでにない天体像を得られるのではないかという構想のもとにつくられたのが「ハッブル宇宙望遠鏡」です。この宇宙望遠鏡は、「宇宙が膨張している」ことを発見したアメリカの天文学者ハッブルにちなみ「ハッブル宇宙望遠鏡」と名づけられ、1990年4月24日、スペースシャトルディスカバリー号によって宇宙に設置されました。ハッブル宇宙望遠鏡は現在も運用されており、私たちに宇宙のさまざまな発見と驚きをもたらしてくれています。

重さ11t、主鏡の直径2.4mの巨大な宇宙天文台

ハッブル宇宙望遠鏡はアメリカが1990年に地球周回軌道上に運んだ光学望遠鏡です。形態は、長さ13.1m、 重さ11t、 主鏡の直径2.4mで、宇宙に浮かぶ巨大な天文台といえます。この望遠鏡は97分で地球を1周し、寿命は15年とされています。このハッブル宇宙望遠鏡との通信は、人工衛星を介しておこなわれています。ハッブル宇宙望遠鏡によって得られたデータは、観測の提案者がいる場合にはその提案者に渡され、ほかの科学者は1年間はそれを使えませんが、1年後には世界中の科学者が利用できるように公表されます。ハッブル宇宙望遠鏡は世界で唯一の宇宙望遠鏡であり、その成果は、地球上のすべての人々のためにあるという理念のもとに運用されているのです。

シャトル飛行による修理など多くのトラブルを克服

ハッブル宇宙望遠鏡は1986年夏に飛び立つ予定でしたが、スペースシャトルチャレンジャー号の爆発事故により延期され、4年後の1990年にようやく打ち上げられました。ところが、当初、ハッブル宇宙望遠鏡がとらえた画像はピンぼけで、地上の大望遠鏡を使って撮影した天体の姿と大差なく、期待を大きく裏切るものでした。その後も太陽電池パネルやデータの記録装置が故障するなどのアクシデントに見舞われ、災難が続きました。しかし、1990年にピンぼけを修正するソフトの開発によって画像処理ができるようになり、続いて1993年には、スペースシャトルエンデバー号の飛行士たちが、宇宙空間での船外活動により望遠鏡の修理を成功させました。1994年1月13日、修理後に送られてきた画像は、それまでに目にしたことのない鮮明な画像でした。以後、この望遠鏡がとらえたものの多くが新たな発見をよび、遠方の宇宙に浮かぶ新しい種類の銀河を発見することもできました。いまでもハッブル宇宙望遠鏡はすばらしい映像を届けてくれています。
ハッブル宇宙望遠鏡は2003年までに4回の修理ミッションが行われ、5回目の修理ミッションも予定されていました。ところがコロンビア号事故のために、そのミッションはキャンセルされました。しかしその後も科学界などからの強い要望があり、NASAは2008年に5回目の修理ミッションを行うことを決定しました。この修理が成功すれば2013年まで観測が可能になります。

数々の業績を支える観測機器

NASAESAの共同プロジェクトであるハッブル宇宙望遠鏡の活躍により、地上からでは観測できない多くの天体が発見されています。その能力の高さは、搭載された数々の観測機器によって支えられています。ハッブル宇宙望遠鏡の主な観測機器は、広角/惑星カメラ2、宇宙望遠鏡撮像分光器、近赤外カメラ多天体分光器、微光天体カメラなどです。

サービスミッションにより、最新の機器が取り付けられる

広角/惑星カメラ2(WF/PC2)は、1993年12月のスペースシャトルによるサービスミッションで、打ち上げ当初から搭載されていたWF/PC1と交換したもので、3つの広角カメラと1つの惑星カメラで構成されており、近赤外から遠紫外領域で精密なイメージを得ることができます。また、このカメラは、アメリカのパロマー山にあるヘール望遠鏡より、100倍も暗い銀河の天体をも観測することができます。
宇宙望遠鏡撮像分光器(STIS)は、1997年2月のサービスミッション時に新しく取り付けられたスペクトル観測装置で、天体の化学的成分、温度、視線速度、回転速度、地場などといった特性を調べることができます。
近赤外カメラ多天体分光器(NICMOS)も1997年2月のサービスミッション時に新しく取り付けられた赤外線観測装置で、3つのカメラから構成されています。この装置は非常に低い温度を維持する必要があるため、液体窒素によって冷却されます。しかし、その液体窒素が打ち上げ時に予想以上に膨張し、カメラの1つを所定の位置から押し出してしまっており、観測されたイメージがピンボケの状態となってしまいました。その後、2002年3月に冷却装置が交換され、観測を再開しました。
微光天体カメラ(FOC)は、非常に暗い天体を観測することができます。観測した光より10万倍明るいイメージを作り出すことができますが、非常に高感度なため、正確に観測できるのは通常で21等級、それより明るい天体は減光させるためのフィルターを通しても20等級までです。
2002年3月には新しく掃天観測用高性能カメラ(ACS)をとりつけました。WFPC2(Wide Field Planetary Camera 2)と比べ視野が2倍、解像度が2倍、感度は4倍です。波長域は紫外線から可視光線、近赤外線の一部までと広範囲にわたっています。2007年1月に電気系統の異常によって、停止しています。
2008年にスペースシャトルで行われる予定の修理ミッションでは新しく紫外線分光器(COS)とワイドフィールドカメラ3(WFC3)をとりつけます。WFC3は近紫外線から可視光、近赤外線までの広範囲での観測が可能で、解像度も飛躍的に向上する予定です。

木星土星オーロラ

1997年9月には、木星土星オーロラをとらえました。この画像は、新たに取り付けられたSTIS(宇宙望遠鏡撮像分光器)を使って紫外線光を撮影したもので、両極の上空でリング状のオーロラを見ることができます。

ハッブル宇宙望遠鏡がとらえた木星のオーロラ
ハッブル宇宙望遠鏡がとらえた木星のオーロラ
ハッブル宇宙望遠鏡がとらえた土星のオーロラ
ハッブル宇宙望遠鏡がとらえた土星のオーロラ

星の最期

1997年12月には、星の最期の様子をとらえました。それによると、星雲状のガスがその最後の輝きを見せるとき、さまざまな形をとることがわかりました。さらに1998年3月には、太陽と同じくらいの質量をもつ様子の恒星の最期の様子の鮮明な画像を送ってきています。この恒星(NGC7027)は地球から約3,000光年離れたはくちょう座の方向にあり、画像では星から水素とヘリウムが宇宙空間に放出される様子と、中心には死んでいく星が白く輝く点として見えています。

ハッブル宇宙望遠鏡が1998年3月にとらえたNGC7027
ハッブル宇宙望遠鏡が1998年3月にとらえたNGC7027

巨大なブラックホール

1998年5月には、地球から約1,000万光年離れたところにある巨大な銀河「ケンタウルスA」の姿をとらえました。この銀河のもっとも明るく輝いている中心部には、太陽の10億倍もの質量をもつブラックホールがあると考えられ、生まれたばかりの無数の青白く輝く星がそのまわりのガスやチリをオレンジ色に輝かせています。

ハッブル宇宙望遠鏡がとらえた「ケンタウルスA」
ハッブル宇宙望遠鏡がとらえた「ケンタウルスA」