JASMINE (ジャスミン) とは？

JASMINE (ジャスミン) とは、現在開発中の日本初の位置天文観測衛星です。位置天文観測というのは、ふだんあまり聞き慣れない用語かと思いますが、星までの距離を三角測量の原理を使って測定する天文観測の方法です。

星の天球面上の位置の時系列変化 (時系列データ) を測定する位置天文観測に基づき、星の性質や天の川銀河 (銀河系) の構造や形成進化の歴史、星の周りの惑星などを明らかにすることができます。このような星の距離の三角測量を宇宙に打ち上げた望遠鏡を用いて正確に行う計画で、JAXA 宇宙科学研究所の公募型小型 3 号機 (打ち上げ目標 2028 年) に選定されました。

主鏡口径 30cm の望遠鏡で、赤外線を用いて 10 万分の 1 秒角級の精度で星の位置測定をおこないます。主にわれわれが住む天の川銀河の中心領域 (バルジ) の星の距離を正確に測定することを目指しています。

位置天文学とは？

星はどのように運動して見えるの？

星の並び (星座の形) は時代とともに変化します。これは、天の川銀河の中を個々の星が独自に運動しているからです。その運動は我々が観測できるような短い時間では、天球面上では直線運動として観測され、その角速度を固有運動とよんでいます。一方、太陽の周りを地球が公転すると夜空に対して星は、見かけ上、楕円運動をします。この公転運動にともなう見かけの楕円運動と星独自の固有運動が組み合わさって、らせん運動が観測されます。

星の距離はどうしてわかるの？

地球が太陽の周りを公転する事で星は夜空に対して見える方向が変化します。図で示す部分の角度を年周視差といいます。この角度が大きいほど星までの距離は近く、小さいほど遠い事がわかります。

このような星の位置天文観測の歴史は大変古く、紀元前約 150 年にまで遡ることができます。現在でも 2013 年に欧州宇宙機関 (ESA) が打ち上げた位置天文観測衛星「Gaia」(ガイア) が約 10 億個の星々の位置天文観測を続けています。位置天文観測は最も古くて、そして現在も最新の観測技術で進歩しつづけている天文観測なのです。

JASMINE の特長

世界初の「赤外線」位置天文観測衛星

「JASMINE」は、JAXA 宇宙科学研究所の公募型小型計画宇宙科学ミッションでの実現を目指して開発中の位置天文観測衛星です。欧州宇宙機関が運用している位置天文観測衛星「Gaia」は可視光帯での観測なのに対して、JASMINE は赤外線で観測を行います。

JASMINE が測定できる角度の精度は 10 万分の 1 秒角級にもなります (1 秒角 = 3600 分の 1 度)。この 10 万分の 1 秒角とは、100km 先の人の髪の毛 1 本の太さの 10 分の 1 を見込む角度に相当します。

JASMINE の観測波長：JASMINE は、可視光線よりも長い波長である Hw バンドと呼ばれる帯域 (1.1～1.7 ミクロン) の赤外線を用いて観測します。こうした長い波長を用いることにより、可視光では宇宙の塵やガスによる吸収のため観測が困難となる天の川銀河の中心領域の観測が可能となります。

可視光線の Gaia との相補性

赤外線で観測すると、可視光では見通すのが困難な天の川の中心領域を見通すことができます。特に天の川銀河の中心領域は、たくさんの星間媒質が存在し、可視光帯では星間媒質に含まれる星間塵によって星が隠されてしまいます。

また、われわれ太陽系が存在する天の川銀河の円盤面や、星が誕生している領域にも豊富な星間媒質が存在し、可視光では観測するのが困難です。このような領域は、Gaia では十分な観測精度をもって星の位置天文観測を行うことができません。そのため、JASMINE は Gaia で観測することのできない領域を観測する相補的な計画であると言えます。

JASMINE で解明する 2 つの謎

天の川銀河の「中心核バルジ」とは？

JASMINE は、天の川銀河の中心領域 (バルジ) のさらに中心部 (中心核バルジ) の星の距離や運動を正確に測定し、バルジや中心核バルジの構造の解明を行います。中心核バルジは外側のバルジと銀河系中心との物理的関係をつなぐ重要な領域で、外側のバルジと異なる様相をしており、未解明の天体や天体現象の宝庫です。

天の川銀河の中心核バルジを調べることでバルジ、更にはその周りの棒状構造がいつどのように出来たのか、さらに天の川銀河の中心の存在する巨大ブラックホールがどのように形成されたのかに迫ることができます。また、中心核バルジに存在する星団や星の起源、あるいは隠された星団の解明、超高速度星の起源について調べることでバルジがどのように形成されてきたのかに迫ります。

中心核バルジだけでなく、ブラックホールから成る X 線連星や系外惑星、あるいは活動恒星など興味ある天体の観測も行います。