ローマン宇宙望遠鏡、現在の限界の1000倍微弱な系外惑星の直接撮像を目指す

ローマン宇宙望遠鏡が2026年8月30日に打ち上げられる。この望遠鏡は、従来の観測技術では実現できなかった、遠い恒星の周りを回る暗い惑星を直接観測できる革新的な能力を備えており、従来の1000倍暗い天体までを観測することができる。

この望遠鏡はハッブル宇宙望遠鏡と同じ2.4メートルの主鏡を搭載し、地球から150万キロ離れたL2ラグランジュ点に配置される。そこは太陽と地球の引力がバランスする特殊な位置であり、ローマン望遠鏡は燃料を消費せずにこの軌道を保ち続けることができる。望遠鏡は2つの科学観測機器を搭載している。1つは広視野観測装置で、ハッブルの100倍大きい検出面積を持ち、わずか5年間で、ハッブルが30年かけて撮影した面積の50倍もの空域を観測する。もう1つが冠グラフと呼ばれる装置で、これが惑星の直接観測を実現する鍵となっている。

冠グラフの原理は、恒星の眩しい光を特殊なマスクで遮断することで、その周りを回る暗い惑星を見えるようにするものだ。従来の地上望遠鏡に搭載された冠グラフは、遠く離れた大きく明るいガス巨星のような限られたケースでしか機能しなかった。これに対し、ローマン望遠鏡の冠グラフは、木星のような暗く小さな惑星、すなわち恒星の光を反射して見える惑星の観測を目指している。観測対象となる惑星の見かけの明るさは、その恒星比で10億倍も暗い。このような極限の観測を実現するため、全ての光学部品が極めて正確に互いに整列していなければならない。

この精密なアライメントを実現する装置が、マックス・プランク天文学研究所が開発・製造した精密アライメント機構（PAM）だ。PAMは6つのフライトモデル（実際に宇宙に飛ぶ本体）と6つのエンジニアリングモデル（地上試験用）から成る。冠グラフに内蔵されたマスク、フィルタ、ミラーが8時間の間に40ミリ秒角以上傾かないよう制御する。これはハイデルベルクからロサンゼルスの人を見たときの視角に相当する、極めて厳格な精度要件である。設計・製造・試験はマックス・プランク研究所が主導し、ドイツの企業von Hoerner & Sulgerが製造をサポートした。実際に本体が宇宙に打ち上げられた後は修理ができないため、地上での耐久性試験は極めて重要だ。PAMの試験用モデルは27,000回以上の動作テストを実施され、フライトモデルに想定される負荷の2倍以上のストレスが加えられた。

ローマン宇宙望遠鏡の成功は、地球のような小さく暗い岩石惑星の直接観測へ向かうための重要なステップとなる可能性がある。それと同時に、この望遠鏡に搭載される精密アライメント機構は、宇宙観測機器に求められる極限的な精度要件を象徴している。日本の部品・装置メーカーも、こうした精密機構の開発や製造において、世界の大型宇宙プロジェクトとの接点を持つ可能性がある。

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