Discover how the Hubble Space Telescope has transformed our understanding of the universe since its launch in 1990. Because it observes above Earth’s atmosphere, Hubble captures remarkably clear images of stars, galaxies, and planets and its observations have helped scientists determine the age and expansion rate of the universe, study the formation of galaxies and stars, and discover evidence of planets beyond our solar system. Significantly, Hubble’s images have made space science especially accessible and inspiring to millions of people.
The James Webb Space Telescope (JWST), launched in 2021, builds on Hubble’s discoveries by observing primarily in infrared light allowing Webb to see through dust clouds and observe some of the most distant and earliest galaxies in the universe. Additionally, the Webb Space Telescope also studies exoplanet atmospheres and the formation of stars and planetary systems.
Together, these incredible engineering marvels provide complementary views of the universe that continue to expand our understanding of the vast universe, its origins and evolution.
The Instruments
ハッブル宇宙望遠鏡 (HST)
1990 年 4 月 24 日、スペース シャトル ディスカバリー号は、ハッブル宇宙望遠鏡 (HST) を安全に搭載して宇宙に打ち上げられました。望遠鏡はスクール バスより少し大きいサイズで、長さは 13.2 メートル、最大幅は 4.3 メートルです。主鏡はわずか 2.4 メートルで、地球上のほとんどの研究用望遠鏡に比べると小さいものです。しかし、HST は宇宙にあるため、地球の大気による遠方の物体からの光が失われる心配はありません。そのため、打ち上げ時にハッブルは銀河や星雲のこれまでで最も高解像度の画像をいくつか生成しました。
HST は地球の周りを周回しているため、NASA はスペース シャトルを使用して 5 回のサービス ミッションを送り、機器をアップグレードし、望遠鏡に必要な修理を行うことができました。これにより、望遠鏡はほぼ 35 年間連続して動作しています。ファイン ガイダンス センサーは星をロックし、観測時に望遠鏡が回転しないように安定させます。望遠鏡を太陽から 20 度以内に移動する必要がある場合は、望遠鏡と敏感な機器を保護するために閉じることができる開口部のドアがあります。それ以外の場合はドアが開いているため、光はチューブを下って主鏡に当たり、副鏡に跳ね返ります。副鏡は光を主鏡の穴に導き、主鏡の後ろに収納されている機器に送ります。望遠鏡には、電力を供給するためのソーラー パネルと、地上の科学者と通信するためのアンテナもあります。通信アンテナを使用して、メリーランド州の科学者は望遠鏡に向ける場所と撮影する画像を指示できます。その後、データをダウンロードして、科学者と一般の人々が作業できるようにします。
ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡 (JWST)
ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）は、これまでに建造された中で最大の宇宙望遠鏡です。2021年12月25日に打ち上げられました。主鏡は18個の六角形の鏡セグメントで構成されており、これらが組み合わさって直径6.5メートル（約21フィート）の大きな鏡を形成します。各鏡セグメントは、赤外線の反射率を高めるために金でコーティングされています。5層のサンシールドは22メートル×12メートルで、テニスコートほどの大きさです。望遠鏡が太陽の周りを周回する際、サンシールドは太陽と望遠鏡の間に留まり、敏感な機器を保護します。
観測側では、光は主鏡から副鏡に反射し、その後、黒い管を通って 4 つの機器のうちの 1 つに入ります。このディスプレイに表示される画像は、さまざまな機器またはカメラによって撮影されます。各機器には、特定の波長の光だけを通過させるさまざまなフィルターが装備されており、さまざまな波長の画像を組み合わせて、周囲に表示される画像を作成できます。
太陽に面した側では、アンテナが画像を地球に中継し、望遠鏡との通信に使用されます。小型の太陽電池アレイが電源を提供します。星追跡装置は、観測中に望遠鏡を安定させる小さな補正を行うために使用されます。最後に、ステアリングとコントロールを使用して、望遠鏡を制御および回転させ、空のさまざまな領域に向けます。
望遠鏡は、光を集めるバケツと考えることができます。主鏡が大きいほど、遠くの物体から集められる光が多くなります。JWST の主鏡の直径は 6.5 メートルです。HST の主鏡の直径は 2.4 メートルです。比較すると、平均的な女性の身長は約 1.6 メートルで、これは HST の主鏡の長さの約 2/3、JWST の主鏡の長さの 1/4 です。宇宙の遠くの物体から集められる光の量は、鏡の総面積の関数です。JWST の鏡の有効面積は 25 m2 ですが、HST の鏡の有効面積はわずか 4.5 m2 です。つまり、JWST は HST の 5 倍の光を集めることができ、5 倍暗く遠くにある物体を見ることができます。
2 つの望遠鏡は、作動する光の波長も異なります。HST の機器は、近紫外線、可視スペクトル、近赤外線の光に敏感です。一方、JWST の機器は、近赤外線と中赤外線の波長の光にのみ反応します。HST の画像は、多くの場合、人間の目で見たものに忠実ですが、JWST では、カラー画像を作成するために、さまざまな赤外線波長に異なる色を割り当てる必要があります。一般的な目安としては、赤外線の波長が短いほど青い色、赤外線の波長が長いほど赤い色を割り当てます。周囲に表示されるさまざまな JWST 画像は、実際の色ではなく、さまざまな赤外線波長を強調したもので、赤外線に敏感な目であればこれらの物体がどのように見えるかがわかるように色付けされています。
正面から見た渦巻銀河 - ハッブルとウェッブの比較
この渦巻銀河 NGC 1566 の写真は対角線に分割されており、右下に JWST 画像、左上にハッブル画像があります。
左上のハッブル宇宙望遠鏡の画像は、人間の目が見える紫外線と可視光線の波長で撮影された画像を合成したものです。渦巻銀河の腕にある明るい青い星と、銀河の背景の星の光を遮る暗い塵の帯がはっきりと見えます。
右下の JWST 画像は、より冷たい塵が光っている近赤外線と中赤外線の波長で撮影されたものです。塵の帯の蜘蛛の巣状のフィラメント構造と、最も冷たい赤色超巨星からの星の光だけが見えます。通常の星は中赤外線でほんのわずかな光しか放射しないため、ハッブル宇宙望遠鏡の画像で見られるような星の光の輝きは、JWST 画像では見られません。
この銀河はドラド銀河群に属し、6000万光年離れています。
創造の柱 - ハッブルとウェッブの比較
創造の柱は、わし星雲にある星間ガスと塵の 3 つの長い柱で、それぞれの長さは数光年です。この写真に見られるガスと塵の蔓の中で、現在若い星が形成されており、新しく形成された若い星が周囲のガスと塵を吹き飛ばして柱を露出させています。
左側はハッブル宇宙望遠鏡が可視光線の波長で撮影した画像で、塵が背景の星の光を遮って柱の位置を示しています。
しかし、右の JWST 画像では、赤外線が塵の低密度領域を通過しており、この構造が実際にはいかに脆弱であるかを示しています。赤外線では、明らかに厚い柱は、数千の星を背景にしたかすかな塵とガスの柱のシルエットとして見えます。これは、そこから放出される赤外線が塵を容易に通過するため、突然見えるようになったためです。
わし星雲は 5700 光年離れており、銀河系内で活発に星形成が行われている領域です。
かに星雲 - ハッブルとウェッブの比較
かに星雲は幅が約 11 光年あり、西暦 1054 年に爆発した巨大な星の残骸です。この星雲は、星を引き裂いた衝撃波が星の物質をあらゆる方向に押し出したことで形成されました。爆発によって、ガスと塵からなる美しいフィラメント構造が生まれました。
右の JWST 画像では、星雲の中心にあるパルサー (中性子星) から放射される円形の放射線の白いリボンが実際に見えます。左のハッブル宇宙望遠鏡の画像は、人間の目が感知できる可視光線の波長で撮影されました。ハッブル宇宙望遠鏡の画像のオレンジ色のフィラメントは、星から放出された水素ガスの破片です。青緑色の輝きは、パルサーの磁力線の周りを回転する電子から放射される放射線です。右の JWST 画像は、近赤外線と中赤外線の波長を合成したものです。JWST では、ガスのフィラメントも赤とオレンジで表示されます。赤外線では、塵の粒 (黄白と緑) と、磁力線の周りを螺旋状に回転する電子から発生するシンクロトロン放射が、内部全体の煙のような物質に対応しています。
かに星雲は私たちの銀河系内にあり、おうし座の方向に 6500 光年離れたところにあります。
マックスウェル長老：イエス・キリストの特別な証人
1981年から2004年に亡くなるまで十二使徒定員会の一員であったマックスウェル長老は、宇宙の無限の創造について語りながら、天の御父がすべての子供たちに対して抱いている愛について証します。
このビデオは、ワシントン DC 寺院ビジター センターで開催された「数のない世界: 神の無限の創造」展で許可を得て上映されました。
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