アメリカのNASAの発表によると、新たなサウンディングロケットミッションが、爆発的な恒星の死が新たな星系を形成するための基盤をどのように築くのかを理解するために宇宙へ向かいます。Integral Field Ultraviolet Spectroscopic Experiment（INFUSE）と呼ばれるこのサウンディングロケットミッションは、2023年10月29日の午後9時35分に、ニューメキシコ州のホワイトサンズミサイルレンジから打ち上げられる予定です。
毎年数ヶ月間、北半球の夜空を「白鳥」を意味するラテン語である「Cygnus」の星座が通過します。その翼の上部には、バックヤードの天文学者やプロの科学者たちが好んで観察する対象があります。それが、Cygnus Loop（サイグナスループ）またはVeil Nebula（ヴェール星雲）とも呼ばれるものです。
このCygnus Loopは、かつて我々の太陽の20倍の大きさを持つ星の残骸です。約20,000年前、その星は自身の重力によって崩壊し、超新星として爆発しました。その爆発の明るさは、地球からでも昼間に見えるほどだったと考えられています。
超新星は偉大な生命のサイクルの一部であり、星の中心で形成された重金属を周囲の塵とガスの雲に散布します。これらの超新星は、私たち自身の体を構成する鉄よりも重いすべての化学元素の源であり、爆発後に残された塵や星の物質からは、徐々にガスや塵が集まり、惑星や星、新たな星系が形成されます。
「Cygnus Loopを生み出したような超新星は、銀河が形成される方法に大きな影響を与えます」と、INFUSEミッションの主任研究員であるコロラド大学ボルダー校のブライアン・フレミング研究教授は述べています。
Cygnus Loopは、依然として進行中の超新星爆発を見る数少ない機会を提供します。既に120光年以上にわたって広がり、その巨大な雲は現在でも毎時約930,000マイル（約150万キロメートル）の速度で拡大し続けています。
我々の望遠鏡がCygnus Loopから捉えるのは、超新星爆発自体ではなく、衝撃波の前線によって過熱された塵とガスです。これらは、冷却されるときに光を放出します。
「INFUSEは、超新星がどのようにエネルギーを銀河系に注ぎ込むかを観察します。それは、爆発波が銀河系を漂う冷たいガスのポケットに衝突する瞬間に放出される光を捉えることによってです」と、フレミング氏は語ります。
その衝撃波の前線の炙りつけられたエッジを観察するために、フレミング氏と彼のチームは、我々の目には見えないほどエネルギーの高い光である遠紫外光を測定する望遠鏡を開発しました。この光は、衝撃後もまだ炙りつけられている50,000から300,000度セ氏（約90,000から540,000度フェアレンハイト）のガスを明らかにします。
INFUSEは積分場分光計で、この種の機器としては初めて宇宙に飛ぶものです。この機器は、光を研究する2つの方法、すなわちイメージングと分光法の強みを組み合わせています。一般的な望遠鏡には、光がどこから来ているか、その空間的配置を忠実に示すことに優れたカメラがあります。しかし、望遠鏡は光を異なる波長や「色」に分けることはありません。その結果、異なる波長の光が結果としてのイメージの中で重なり合います。
一方、分光法は単一の光束をその成分波長またはスペクトルに分けることで、プリズムが光を虹に分けるのと同じように行います。この手順により、光源の成分や温度、動きなどについての様々な情報が明らかになります。しかし、分光法は一度に一つの光のスライスしか見ることができません。それはまるで、夜空を狭い鍵穴から覗き見るようなものです。
INFUSEの装置は、イメージを捉えてからそれを「スライス」し、それらのスライスを一つの巨大な「鍵穴」に並べます。その後、分光計はそれぞれのスライスをそのスペクトルに広げることができます。このデータは、科学者たちが「データキューブ」と呼ぶ3次元のイメージに再構築することができます。それは、各層が特定の波長の光を明らかにするイメージのスタックのようなものです。
INFUSEから得られるデータを使用して、フレミング氏と彼のチームは、特定の要素とその温度を特定するだけでなく、それらの異なる要素が衝撃波の前線に沿ってどこに存在するかも見ることができます。
「このプロジェクトに参加できることは非常にエキサイティングです」と、INFUSEの組み立てとテストの大部分を担当し、データ分析を主導する予定のリードグラデュエートのエミリー・ウィット氏は述べています。「これら初めての測定により、超新星からのこれらの要素が周囲の環境とどのように混ざり合うかをよりよく理解できます。それは、超新星からの物質が地球のような惑星や我々自身のような人間の一部となる方法を理解する大きな一歩です。」
宇宙に到達するために、INFUSEのペイ