The Bounty of “Empty” Space

真っ暗な領域に宝の山　ディープフィールド観測

By Fabio Pacucci

F. パクッチ


This past July astronomers working with the James Webb Space Telescope (JWST) released the deepest astronomical image ever obtained, leaving the world in awe. Against the background of a galaxy cluster named SMACS 0723, seen as it appeared 4.6 billion years ago, myriad galaxies of different shapes and sizes appear like bright gems in the darkness of the cosmos. Some of these lighthouses were already shining when the universe was just a few hundred million years old. To understand how we reached this remarkable achievement—how astronomers have sailed to galactic islands so remote from us in space and time, collecting photons whose journey started breathtakingly close to the big bang—it helps to know how deep-field observations came to be.		去る7月，ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）の天文学者チームはこれまでで最も遠くの宇宙をとらえた画像を公開し，世界の人々を深く感心させた。「SMACS 0723」という銀河団の46億年前の姿に加え，その背景に形とサイズが様々に異なる無数の銀河が宇宙の暗闇のなかで宝石のように明るく光っている。これらの灯台の一部は，宇宙が生まれてほんの数億年後にすでに輝いていた。　この目覚ましい成果はいかにして得られたのか。ビッグバンから間もない大昔にこれらの天体を出発して旅を始めた光子を天文学者がいかに収集し，空間的・時間的にこれほど遠く離れた銀河の島々の姿にたどり着いたのか。それを理解するには，ディープフィールド観測がどのようにして始まったかを知るのがよい。
The origin of Webb’s first deep field is best traced to the early 1990s, with the launch of JWST’s predecessor, the Hubble Space Telescope. The concept of deep-field observations was still in its infancy back then. Hubble was primarily designed for targeted observations. Astronomers would point the telescope to a source at a specific spot in the sky and expose (or “integrate”) as needed, depending on the source’s brightness. But Hubble could also be used for deep-field imaging, which is the opposite: astronomers would point the telescope to a sky region devoid of any visible source and use a very long exposure time to observe as many faint sources of light as possible, thereby reaching “deep” into the cosmos. From its perch in low-Earth orbit, above our planet’s starlight-scattering atmosphere, Hubble was the best platform for deep-field imaging astronomers had ever known.		ウェッブ望遠鏡のディープフィールド観測の起源は，この望遠鏡の先代にあたるハッブル宇宙望遠鏡が打ち上げられた1990年代初めにさかのぼる。当時，ディープフィールド観測の考え方はまだ生まれたばかりだった。ハッブル望遠鏡は主に，あらかじめ狙いを定めた天体を観測するように設計されていた。天空の特定のスポットに望遠鏡を向け，観測目標の輝度に応じて必要な露光を行う。だが，それとは逆のディープフィールド撮像に使うことも可能だった。目に見える光源が何もない天空の空白領域に望遠鏡を向け，非常に長い露光時間を費やして，かすかな光源をできるだけ多く観測することで，宇宙の奥深く（ディープ）をのぞき込むのだ。ハッブル望遠鏡は地球低軌道上にあり，星の光を散乱する地球大気の外に位置しているので，それまでのどの天文台よりもディープフィールド撮像に適していた。
Not everyone thought the approach would prove revolutionary. In a famous article published in Science in 1990, John Bahcall of the Institute for Advanced Study in Princeton, N.J., and his colleagues argued that a deep-field image from Hubble would not reveal significantly more galaxies than ground telescopes.		ただ，この観測手法が革命的な成果をもたらすと全員が考えていたわけではない。プリンストン高等研究所のバーコール（John Bahcall）らは1990年のScience 誌に発表した有名な論文で，ハッブル望遠鏡によるディープフィールド撮像によって明らかになる銀河は地上の天文台で観測ずみのものとそう変わらず，新たに見つかる銀河は多くないだろうと述べた。