ハッブル宇宙望遠鏡とニューホライズンズ宇宙船は、最近、同時に天王星に照準を合わせ、二つの非常に異なる視点から、科学者達が惑星を直接比較することを可能にした。この結果は、他の星の周りの惑星の種類を研究する将来の計画に情報を提供している。

天文学者達は、系外惑星として知られる太陽系外の類似の惑星の代理として天王星を使用し、ハッブル宇宙望遠鏡からの高解像度画像とニューホライズンズからのより遠方のイメージとを比較した。この組み合わせた視点では、科学者達が、将来の望遠鏡で他の星の周りの惑星をイメージングする際に何を期待するかについてより深く学ぶのに役立つ。

観測したそれぞれのフィルターで天王星が異なるように見えると予想していたが、異なる視点から得たニューホライズンズのデータでは、天王星は実際には予測よりも暗かったことが分かった。

＜図の解説＞：　このイメージでは、天王星の二つの３次元の形状(上)を、ハッブル宇宙望遠鏡(左下)とニューホライズン宇宙船(右下)からの実際の惑星の眺めとを比較している。ハッブル宇宙望遠鏡の高解像度画像とニューホライズンズの小さな画像を比較することで、研究者達は、将来の天文台で他の星の周りの惑星をイメージングする際に何を期待すべきかについてより深く学ぶのに役立つ複合的な視点が得られる。

太陽系外惑星の直接のイメージングは、その潜在的な居住可能性を知るための重要な技術であり、太陽系の起源と形成についての新たな手がかりを提供する。天文学者達は、直接の撮像と分光法の両方を使用して、観測された惑星からの光を収集し、さまざまな波長でその明るさを比較する。しかし、太陽系外惑星のイメージングは、それが非常に遠いため、非常に難しいプロセスであることで知られている。研究者達は、地球から見た星によって惑星の一部だけが照らされている「部分的な位相」でしか太陽系外惑星を直接イメージ化できない。

天王星は、いくつかの理由から、他の望遠鏡による太陽系外惑星の将来の遠方観測を理解するためのテストとして理想的なターゲットだった。まず、多くの既知の太陽系外惑星も、性質が似たガスの巨人である。また、観測当時、ニューホライズンズは、天王星の遠方６５億マイル離れており、そのトワイライトの三日月を調査することができた。その距離では、惑星のニューホライズンズの視界は、マルチスペクトル可視イメージングカメラと呼ばれるカラーカメラでわずか数ピクセルだった。

一方、ハッブル宇宙望遠鏡は、その高解像度で、天王星から１７億マイル離れた地球の低軌道で、そのガスの世界の昼の側の雲や嵐などの大気の特徴を見ることができた。

我々の太陽系の巨大ガス惑星は、雲の量が変化する動的に変動する大気を持っている。これは系外惑星でどのくらい一般的だろう？　ハッブル宇宙望遠鏡から天王星の雲がどのように見えたかの詳細を知ることで、研究者達は、ニューホライズンズのデータから何が解釈されたかを確認することができる。天王星の場合、ハッブル宇宙望遠鏡とニューホライズンズ宇宙望遠鏡は、惑星が自転しても明るさが変わらないことを発見した。これは、雲の特徴が惑星の自転によって変化しなかったことを示している。

しかし、ニューホライズンズによる検出の重要性は、ハッブル宇宙望遠鏡や地球上または地球近くの他の天文台が見ることができるものとは異なる位相で、惑星がどのように光を反射するかに関係している。ニューホライズンズは、系外惑星が部分位相角と高位相角で予測よりも暗くなること、また、大気が部分位相で光を異なる方法で反射することを示した。

ＮＡＳＡは、系外惑星の大気と潜在的な居住可能性の研究を進めるために、二つの主要な今後の天文台を建設中である。

他の方法では観測できない視点からの天王星に関するこれらの画期的なニューホライズンズの研究は、ミッションの新たな科学的知識の宝庫に追加され、ミッションで得られた他の多くのデータセットと同様に、太陽系の世界に関する驚くべき新しい洞察をもたらした。

２００６年１月に打ち上げられたニューホライズンズは、２０１５年７月に冥王星とその衛星の歴史的なフライバイを行い、２０１９年１月には、これらの惑星の構成要素でありカイパーベルトの天体の一つであるアロコス（Arrokoth）を人類に初めてクローズアップした。ニューホライズンズは現在、２回目の拡張ミッションを行っており、遠方のカイパーベルト天体を調査し、太陽の外側の太陽圏の特徴を明らかにし、太陽系の遠い領域にある比類のない視点からの重要な天体物理学的観測を行っている。

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Oct 11, 2024