ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡 太陽系外惑星の初の直接画像を発見！
引用元：https://news.ycombinator.com/item?id=44398756
みんな気になってるだろうけど、この惑星の画像が1ピクセルより大きくなるのは、残念ながらまだまだ先の話だよ。110光年先の惑星を100x100ピクセルで見ようと思ったら、望遠鏡が450kmくらいの大きさいるんだって。これは光の波長からくる物理的な限界らしい。頑張っても、450km離れた2つの望遠鏡を宇宙で1波長レベルで同期させる光学干渉計を作るのが精一杯だけど、これも超大変な技術課題なんだ。
でも、もっとすごい方法があるんだ！太陽を重力レンズとして使って（これね→https://en.wikipedia.org/wiki/Solar_gravitational_lens）、542AUっていう焦点に探査機を置けば、98光年先の惑星の表面を25kmスケールで見れるらしいよ（NASAの記事→https://www.nasa.gov/general/direct-multipixel-imaging-and-s…）。とてつもなく巨大で時間もかかるだろうけど、今の技術でも不可能ではないみたい。
でもさ、542AUまで行くのに200年くらいかかるらしいんだけど、その間ずっと動く電源が今の技術にはないんじゃない？パーカー探査機は100年で行ける最高速だけど、あいつは減速したり止まったり、位置を保ったりする必要ないからね。ハッブルの倍の5kW（542AUだと通信にもっと要るかもだけど）を100年も出せる電源ができたら、デザインを改良して寿命を延ばせば、542AUも不可能じゃないって言えるかな。
そんなに遠かったら、そんなに減速する必要あるのかな？焦点深度って多分数十AUくらいあるんじゃない？たとえ探査機が到着に100年かかっても、減速なしで10年か20年観測できればいいなら、わざわざ減速する理由はないし、10年おきに新しい高性能な望遠鏡を送ればいいかもね。電力については、ハッブルの2倍ってのはちょっと盛りすぎかも。そんな遠くに行く望遠鏡は多分原子力になるだろうし、熱制御は自然にできるし、位置制御の燃料も少なくて済むから、ハッブルで電力食ってる一番の要因は軽減されると思うんだ。もし150年寿命で、最後に3kW必要だとして、今のRTG技術だと…RTGの効率は約6%だから、3kW得るのに50kWの熱がいる。RTGの電力出力は年2%くらい落ちるから、150年後だと最初の5%になる。プルトニウム238は1gあたり約0.57Wを出力するから、この方法だと望遠鏡の電力には約600kgが必要になる計算（ここ見て→https://www.mathscinotes.com/2012/01/nuclear-battery-math/）。これは政治的には無理な量だけど、技術的には不可能じゃない。こういうミッションへの本気の関心があれば、開発が進むかもね。ちゃんとした核分裂炉なら、もっと効率いいし、崩壊を考慮しても150年まるまる動かす必要はない。プルトニウム238も100kgよりずっと少なくて済むはず。
最近の費用見積もりって、どこかにあるの？
宇宙って本当に巨大で、物理法則がある限り、どれだけ想像しても、遠い星や銀河には多分たどり着けないんだろうなって、改めて痛感させられるね。
アルファケンタウリ系って4.37光年離れてるけど、そこの写真を撮るには、望遠鏡とか鏡とかレンズはどれくらいの大きさが必要になるの？あと、広い範囲をスキャンして、その小さい画像をいっぱい合成して一枚の画像を作るってことはできないのかな？
プルトニウム238を600kg（あるいは100kgでも）まとめて置いたら、臨界になっちゃって問題起きないの？この分野は全然知らないけど、こういうのをたくさん集めると大爆発するって聞いたことあるんだけど。
距離の感覚をつかむために言うと、ボイジャー1号は今、太陽から約167AU離れてるよ。
「昔は空を見上げて、星の中の自分たちの居場所に思いを馳せたもんだ。でも今はただ下を向いて、土の中の自分たちの居場所を心配してるだけだ。」って感じかな。
生物的な人間は星にはたどり着けないけど、不死身のロボットの子孫なら行けるかもね。
角分解能を使って考えるのが簡単だよ。回折限界の式は通常これで参照されるから。システムの角直径（α）と波長（λ）がわかれば、α ≈ λ/dを使って望遠鏡の口径（d）を計算できるよ。それが与えられた口径で分解できる最小のものの基本的な限界になるんだ。惑星の角直径と、君が望む分解能を使えばいいんだ。Alpha Centauri Aは8.5ミリ秒角だから、100px画像だとO(1 μas)くらい？それは恒星だけだよ！
Event Horizon Telescopeはマイクロ波で約20-25 μasを達成できるよ。それには惑星スケールの干渉計が必要だね。https://en.wikipedia.org/wiki/Event_Horizon_Telescope
良い時計と高速サンプリング／ストレージで同期して電波測定をすることは可能だけど、可視光だとずっと難しい。可視光のアプローチにはあまり詳しくないんだけど、宇宙には大規模な干渉計になるLISAがあるよ。衛星同期の技術は、可視光でこれに必要なものと似ているね。
https://www.edmundoptics.com/knowledge-center/application-no…
https://arxiv.org/abs/astro-ph/0303634
同意！これは干渉計より簡単な方法かもしれないね。たくさんのdelta-vが必要だけど。
太陽の重力レンズを使うより、地球の大気の屈折を焦点合わせに使う代替案もあるよ。幾何学的には重力レンズと似たやり方でね。こっちの方が実現性がありそうに見える。
https://en.wikipedia.org/wiki/Terrestrial_atmospheric_lens
現代の半導体デバイスは、あらゆる放射線がなくても100年以上は持たないと思うな。数十年以上もつものを作るのはすごく難しいよ。
ありそうにないね。自己複製するロボット探査機の群れを絶対に作らない経済的、道徳的な理由があるんだ。十分に高度な文明は、一番近い数個の太陽系より遠いものには探査機より望遠鏡を常に好むと思うよ。念を押すけど、技術的には（まだ経済的には無理だけど）太陽を重力レンズとして使う小さな望遠鏡を作る能力は僕たちにはあるんだ。それなら系外惑星の写真を撮れるだろうね。遠い将来には、同じことができて遠い天体を細かい解像度で見られるとても大きな望遠鏡を作れる可能性もあるよ。それは自己複製するロボット探査機を送るよりずっと良い投資になるはずさ。
そんな態度じゃ人気の科学記事なんて書けないね。小さいものの規模を説明するなら、バナナのサイズとか髪の毛の太さと比べるべきでしょ。大きいものなら「サッカー場」が定番だけど、「シロナガスクジラ」とか「二階建てバス」も場合によっては使える単位だよ。だから、規模で言うと、ボイジャー1号は約2.5 x 10^11個の規定サッカー場分も離れてるんだ。大きさは様々だから2.08 x 10^11から2.8 x 10^11個の間だけどね。ほら、一般の人にはずっと分かりやすいでしょ？
でもさ、そこに着いたらどうやって減速するの？
それは違うと思うな。放射性同位体自体は指数関数的に崩壊するし、臨界状態だと速くなるけど細かくしても速くはならないよ。熱電対がなんでdecayするのかは分からないけどね。
君に同意するよ。もしORNLのPu-238年間生産能力を上げるために1兆ドル使って、600kg作るのに200年もかからないようにすれば、球形摩擦なしの牛のように可能かもね。誰かが1世紀も宇宙で持つ複雑なデバイス（発電は置いといて、バルブとかキャパシターとかさ）を実証したら、実際に可能だと信じるよ。それが「現在の技術レベル」って意味なんだ。レゴブロックは今、今日、できればDigikeyで即出荷できるように在庫があって、カチッとはめ込める状態であるってこと。
「非推測的な」物理学、つまりラボや自然で実際に観測された現象に基づいた最速の宇宙船でも、次の星まで行くのに一生かかるっていう記事を見たことがあるんだ。製造や予算の実現可能性は無視してね。なんか僕たちはまだ葦舟でしか移動できない古代の村みたいだよね。
「自己複製ロボット探査機は決して作るべきではない経済的および倫理的な理由がある」。例えば何？「十分に高度な文明は、最も近い数個の太陽系よりも遠いものには、常に探査機よりも望遠鏡を好むだろう」。君は「不死」の何が理解できないんだ？1% cで移動しても、旅行中に脳をオフにするか遅くすれば遅いと感じないでしょ。
L2ポイントって動くんだっけ？それとも2箇所で同時に受信しなきゃダメなの？
残念ながら、同時に受信しなきゃダメなんだ。干渉計の（漠然とした）理解では、離れた2つの点から光を受信して、波長が一致して適切な場所で強め合うように光を組み合わせるんだ。Wikipediaに良い要約があるよ。
https://en.wikipedia.org/wiki/Aperture_synthesis
delta-vっていうのは燃料のことだよ。だから、半分の燃料で加速して、残りの半分で減速するんだ。でも、最初の加速は満タンに近いタンクを運ぶから大量の燃料が必要になる。減速する頃には船はかなり軽くなってるからね。アポロを月に送るのにサターンの3段目全部を使ったけど、帰りはサービスモジュールだけで済んだのはそのためだよ。でも、500 AUは冗談抜きで遠すぎるね。100年以内に行くには、今の技術じゃ無理な核分裂炉とかが必要になるだろうね。
研究の主著者、Anne-Marie Lagrangeさんか。宇宙物理学者にぴったりの名前だね。ラグランジュ点の人と遠い親戚かな？
https://en.wikipedia.org/wiki/Lagrange_point
ちなみに、Anne-Marie Lagrangeさんのこと知らなかったけど、キャリアが信じられないくらいすごいんだって。
https://en.wikipedia.org/wiki/Anne-Marie_Lagrange
＞宇宙物理学者にぴったりの名前だね。ラグランジュ点の人と遠い親戚かな？
Scopusによると、Lagrangeって名前の人は390人もいるみたいだよ。そんなに一般的な名前じゃないけど、珍しくもないから、Joseph-Louisの子孫かどうかに関わらず、学問の世界に進む人もいるだろうね。
全く同じこと考えた！たぶん、「nominative determinism」ってやつがまた発動したんだろうね。
実は、JWSTはL2点に軌道があるんだ！
https://webbtelescope.org/contents/media/images/01F4STZH25YJ…
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今までJWSTについてはちょっと否定的だったんだ。もっと安く打ち上げられるようになるか、画像処理が進んでから作った方が良い投資だったんじゃないかって思ってた。でも、これはまさに科学という大聖堂の完成だね。宇宙の最初の理解から、宇宙の中心が神様の作ったものだっていう長い夢から目覚めるまで、積み重ねられた全ての石が、他の惑星に立つこと、いや、他の惑星系全体を見ることができる規律になったんだ。これは本当に素晴らしいことだよ。
じゃあ、そもそも何もやらない方がいいってことにならない？その理屈は何にでも当てはまるよ。もっと良いものがすぐそこにあるなら、待った方が良いってね。きっとJWSTによって得られた他のたくさんの進歩が、君の考える理論的なもっと良い望遠鏡に応用されるはずだよ。
＞検出された赤外線源が背景銀河である可能性がわずかにある
彼らがやってることの難しさは理解できるけど、このエラーの規模は面白いね。「何かを撮ったと思うけど、それはもっと大きくて遠い何十億ものものかもしれない」って。
時間が経てば、天体の軌道運動で二つの可能性を区別できるはずだよ。でも、小さい星の周りを50 AUで回ってるなら、区別するのに少し時間がかかるかもしれないね。
それって、JWSTが運用されてる間に、区別できるくらい十分に動いてくれるのかな？って、ちょっと疑問に思うね。
それは計算できるはずだよ。軌道力学とか公転周期、あとJWSTで判別できる最小の弧とかを使えばね。別の考えだと、もしスペクトルが得られればドップラー効果で速度も分かるかも。ただ、この星系は太陽系からほぼ垂直（横からじゃなくて正面から見てる）だから、ドップラーシフトは小さくなるだろうけどね。
その111光年っていう距離を別の角度から言うと、ボイジャー宇宙探査機でさえ、まだ地球から1光日も通過してないんだぜ。いかに遠いか分かるよね。
もう一つクールな点は、この手法が星から遠い惑星を見つけるのに有利だってこと。明るい星から離れてる方が惑星は見えやすいからね。逆に、今までの手法は星の近くにある惑星を見つけやすいんだ。ドップラー効果も光度曲線（トランジット）も、近い惑星を検出しやすいんだよね。両方の技術があれば、惑星の分布についてもっとよく分かるようになるだろうね。
＞彼らの観測をさらに裏付けるため、ラグランジュらは惑星系の可能性を視覚化するコンピューターモデルを実行した。シミュレーションは望遠鏡で捉えられた画像と一致する画像を生成した。”これが私たちが惑星だと確信した理由です”
誤解しないで欲しいんだけど、この研究は素晴らしいし、これが本当に系外惑星の画像だって疑う理由はないんだ。でも、この手のモデリングを仮説の補強として使うのは、かなり弱い根拠だと俺は見てる。モデルって前提で作られるから、期待に影響されちゃうし、データそのものじゃないんだよね。
それはモデルがどう構築されて、どう使われるかによるかな。理想的には、考えられる観測結果の大部分がモデルに合わないはずなんだ。だから、もし合致したら、それは予想してるものがあるっていう強い兆候になる。逆に合わなかったとしても、モデルがちょっとだけ正確じゃないだけかもしれないし、確実なことは言えないけどね。
HNのタイトルは微妙に間違ってるよ。これはJWSTからの系外惑星の初めての直接画像じゃないんだ。3月の記事でJWSTからの系外惑星の画像がいくつか載ってるよ→https://science.nasa.gov/missions/webb/nasas-webb-images-you…
記事元の正確な見出しから”discovery”（発見）っていうキーワードが削除されちゃってるんだね。”The James Webb Space Telescope Reveals Its First Direct Image Discovery of an Exoplanet”。つまり、直接画像を使って、これまで知られてなかった惑星を「発見」したのがこれが初めてってことなんだ。
オーケー、タイトルに”発見”を入れたよ。ありがとう！投稿された時のタイトルは「James Webb Space Telescope reveals its first direct image of an exoplanet」だったんだけど、きっとHNの80文字制限に合わせようとしたんだろうね。今回はJWSTって略してクリアしたよ :)
JWSTはまさに驚異的なエンジニアリングの成果だよね。あれも1990年代の最も強力なロケットができることの制限に合わせて設計された機械なんだ。これから開発される複数の超大型打ち上げロケットには広大なペイロードフェアリングがあるんだから、将来の望遠鏡がどれだけ能力を持つようになるか想像してみてよ！
俺の空想なんだけど、いつか十分強力な望遠鏡ができて、まるで微生物の発見者であるレーウェンフックみたいに、突然銀河が宇宙船でうようよしてるのが見える「ファン・レーウェンフックの瞬間」が来るんじゃないかって思ってるんだ。
ちょっと仮に、それが起きたとしたらさ、地球上でそれが引き起こすカオスと騒動を想像できる？マジでヤバいことになるんじゃないかな。
いやー、マジで世界のほとんどの人は1日で飽きて他のことに関心移すっしょ。発見直後の混乱なんて微生物見つかった時と同じくらいのもんだよ。
いや、微生物は一斉に見つかったわけじゃないじゃん。もし全人類が現代メディアで知ったら、みんなパニックになると思うな。
JWSTみたいなペイロードをまだ証明されてないロケットで打ち上げようとするのは難しいよ。10年がかりの計画ミッションを打ち上げる前に、「開発中」が「証明済み」になるまで待ちたいもんね。
Ariane 5は十分実績あるように見えるけどね :D
そうだね、退役するってことほど「実績がある」って言えるものはないかもね。
そう、それに双子機を1つか2つ同時に開発しなかったのは残念だね。追加費用は最小限だったろうし。今ならSpaceXのロケットで打ち上げられるのにさ。
これはめっちゃワクワクするね！いつか、こういう発見でもっと高解像度の画像が見られるといいね。誰か詳しい人が意見くれたら嬉しいな。初めて地球みたいな系外惑星の直接画像が見られる瞬間は、歴史上の決定的な出来事になるだろうね。
それは太陽重力レンズでできるよ。NASAの最近の論文にもあるんだ。基本的に、目標の系外惑星と反対方向に550 AUより遠くに探査機を送って、太陽に向けると、太陽の周りにある惑星の歪んだ高解像度写真が撮れるんだ。それをアルゴリズムで普通の写真にデコードできる。到達するまで何十年もかかるだろうし、開発期間も長いだろうね。でも、たぶん40年から100年後には、「近隣」の系外惑星のHD画像がたくさん見られるかもしれない。もしその時にまだ生きてたら、もうめちゃくちゃ興奮すると思う！
参考までにどうぞ：太陽重力レンズミッションによる系外惑星のマルチピクセル直接撮像と分光。
https://arxiv.org/abs/2002.11871
これは位置合わせが少しでもずれたら最悪なやつだね。550 AUかけるアーク秒って、狙った場所からすごくずれちゃう距離だよ。最短距離に着くまで分からないだろうし、そこに到達するのに何世代もかかるんだ。Voyager 1だってまだ166 AUくらいで、それだって40年以上かかってる。もし軌道修正しようとしたら、正しく位置が合うまであと何世代かかるんだろうね？
550AUでの1秒角って40万kmちょっとなんだって。だから理論上は数日で直せるみたいだよ。
Nancy Grace Roman Space Telescopeは技術実証でさらにすごいコロナグラフを積むらしいよ。技術はどんどん良くなってるね。
正直、計画が続くか怪しい状況みたいだね。NASAのDOGE絡みで、ほぼ完成してるプロジェクトも中止になるかもって。
中国は光学技術も打ち上げもどんどん追い上げてきてるんだって。だからもし自分たちがやらかしても、文明の灯火が消えることはなさそうだね。
なんでこれが低評価なのか分かんないな。正確なのに。Wikipediaにも載ってるけど、2025年4月に次の政権がNancy Grace Roman Space TelescopeとかNASAの科学予算を大幅に削減・中止提案したんだよ。
https://en.wikipedia.org/wiki/Nancy_Grace_Roman_Space_Telescope…
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あの画像、すごく気に入ったんだ。だから論文の著者にクリップアート無しのバージョンないかメールしたら、無かったけど削除していいって言われたから、ここにあるよ。
https://s.h4x.club/YEuYLW8z (多分tiffは表示されないからダウンロードしてね)
なんで110光年先の惑星は見つけられるのに、太陽系の冥王星より先に別の惑星があるかはまだ議論されてるんだろう？って不思議だよね。
系外惑星は星のすぐそばを探すから範囲が狭いんだ。でも冥王星より先の惑星は空の広い範囲にありうるし、今回の惑星は大きくて明るいけど、Planet Nineは小さくて暗いから見つけにくいんだよ。#Planet Nineはこれ見てね https://en.wikipedia.org/wiki/Planet_Nine
見つけ方が違うからだよ。今回の系外惑星みたいに赤外線で光るやつは宇宙の闇の中で直接見えるけど、Planet Nineは超暗くて光らないし、銀河系のゴチャゴチャした背景に埋もれちゃうんだ。
太陽系外惑星を直接画像化したのは前にも知ってたけど、こんなにたくさんあるのは知らなかったな：https://en.m.wikipedia.org/wiki/List_of_directly_imaged_exop…
JWSTの成果を否定するつもりはないよ。どれもすごい業績だ！
ってことは、1、2年後にまた写真撮れば、惑星が目に見えて動いてるのがわかるのかな？（木星は太陽の周りを約12年で回るけど、この惑星はもっと離れてて、公転周期は550年くらいらしいけどね）
メモ書き計算だから信用しないでね、でもTWA 7は地球年ごとに約0.6”pixel”（0.02 arcsec）動くと思うんだ。
https://en.wikipedia.org/wiki/CE_Antliae
https://www.nature.com/articles/s41586-025-09150-4
記事でJWSTじゃなくてJSWTって書き始めてるね…誰か修正できる人いる？
ドレイクの方程式のf_p（惑星を持つ星の割合）が、僕が生きてる間に0.5くらいの予想から、ほぼ確実な1に変わってきてて、マジで興味深いね。
もし自分が銀河と間違えられた惑星だったら、どんな気分になるかな？
惑星の光が見えるように、真ん中の星の光を隠してるんだよ。
冗談か分かんないけど、もし違うなら、真ん中の星はすごく明るくて、近くのものが光で見えなくなっちゃうんだ。だから、暗いものが見えるように星を隠すんだよ。
惑星の”暗い側”の人工的な光を直接見れたらマジでヤバいね（地球の夜景みたいに）。生命がいる可能性はほぼないけどさ。ML（機械学習）で全部の画像を調べて惑星とか探すのを想像してみてよ。
あるいは、別の文明が望遠鏡で俺たちの光を見てるのを想像してみてよ。
そして想像してみて。やつらが俺たちを滅ぼしてない唯一の理由が、地球が月と地球のサイズ比が珍しい超レアな星で、年に一度、空にブラックホールみたいな皆既日食が見れるからで、やつらがいつかそれを見たいと思ってるからだ、ってね。
それは俺たちを滅ぼさない理由にはならないな。ウザい人間がいなくても日食は起きるんだから。
