## 広く、精細に。GREX-PLUSが描く銀河と惑星のはじまり

2030年代の打ち上げを目指して、宇宙航空研究開発機構（JAXA）が検討を進めている次世代宇宙探査ミッション――それが赤外線天文衛星「GREX-PLUS（Galaxy Reionization EXplorer and PLanetary Universe Spectrometer）」です。早稲田大学理工学術院の井上昭雄教授は全国100名超の研究者が参加するこの壮大なプロジェクトの代表を務めています。今後予定されている最終選考を通過すれば、GREX-PLUSは世界でも珍しい「私立大学発の宇宙望遠鏡」として、早稲田大学から宇宙へ飛び立つことでしょう。本記事では井上教授が語った、天文学の最前線とGREX-PLUSミッションの全貌をご紹介します。

11月17日には大隈記念講堂で[一般講演会「GREX-PLUSが描く銀河と惑星のはじまり」](https://www.obsap.phys.waseda.ac.jp/grex-plus-event-2025.html)が開催されます。どなたでもGREX-PLUSや天文学の最前線を直接知ることのできる貴重な機会となりますので、是非参加をご検討ください。

## 宇宙の果てを開拓するジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡――その功績と残された課題
ビッグバンから間もない初期宇宙の銀河の探査は、暗黒物質が宇宙をどのように形成したのか、またそこから星や物質がどうやって生成されたのかを解明する上で非常に重要です。その中で、2021年にアメリカ航空宇宙局（NASA）によって打ち上げられたジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）は、史上最も高感度な赤外線観測※1を可能にし、宇宙最果ての星や銀河を観測するという偉業を成し遂げました。しかし、すべての謎が明らかになったわけではありません。

![img](https://storage.diamondv.jp/photos/inserted/x9xaEihh7jHqG1nHt5i2Lh/3dae8772-1f79-436d-8c44-02b58b3e2f66.png)

「JWSTはその画期的な性能で初期宇宙の銀河の観測に革命をもたらしました。なかでも、初期宇宙の銀河の明るさが予想より明るかった、数も多かった、ということが最大の驚きでした。以前の理論予想では、JWSTでがんばっても初期宇宙の銀河が1個見つかるかどうかというものでした。ところがふたを開けてみれば、数十個も見つかったのです。理論家たちは慌てて銀河の形成モデルを修正して何とか説明しようと試みています。初期宇宙の銀河は、何か特別な理由で効率よく星を生み出し、明るく輝いているのかもしれません。それでも説明できないような銀河がもし見つかれば、定説となった標準宇宙論の見直し、ということになるかもしれません」

JWSTがもたらした「最初の銀河は予想より早く形成されていた」という驚きの発見。これにより、標準的な宇宙論モデルにも修正が迫られる可能性がありそうです。
![img](https://storage.diamondv.jp/photos/inserted/x9xaEihh7jHqG1nHt5i2Lh/f17e2c9a-8a9f-46bf-bc6d-5716a904344e.png)
*井上教授が参加する国際研究チームがJWSTで発見した133億光年かなたにある星の集団。2024年6月にイギリスの科学誌『Nature』で発表（Credit: ESA/Webb, NASA & CSA, L. Bradley (STScI), A. Adamo (Stockholm University) and the Cosmic Spring collaboration）。プレスリリース記事のリンクは[こちら](https://www.waseda.jp/inst/research/news/77941)。* 

## 国際競争の激しい第二の地球探しと生命に欠かせない水の起源
赤外線観測は、生命の存在に欠かせない「水」や「有機分子」を検出するための強力な手段でもあります。現在、NASAや欧州宇宙機関(ESA)も含めて、地球のような生命居住可能な惑星の探査競争は熾烈を極めています。こうした国際競争の中で日本が独自に挑む意義とは何でしょうか？

「私たちは、スノーライン（雪線）と呼ばれる水蒸気と氷の境界線が、惑星系形成現場である原始惑星系円盤のどこにあるのかを特定しようとしています。スノーラインの内側は氷が蒸発して水蒸気になっているため、惑星の材料である固体物質が少ないです。そのため、地球のような小さな惑星しか生まれません。一方、スノーラインの外側では氷が存在するため固体物質が多く、木星のような大きな惑星が生まれます。このように、スノーラインの位置は、惑星の種類を分ける重要性があるのです。また、スノーラインの外側にある氷が彗星によって内側へと運ばれてくることで、地球の海の材料になったとも考えられています」

水の起源を探る鍵は惑星だけでなく、太陽系内の小天体や原始惑星系円盤の中にも秘められています。こうした「生命の材料」がどのように宇宙に存在し、集積したのかを調べる独自の視点を持つことに意義があると、井上教授は語ります。
![img](https://storage.diamondv.jp/photos/inserted/x9xaEihh7jHqG1nHt5i2Lh/3f0ac603-03ff-4761-840c-1e5b0e627396.png)
*惑星誕生の現場「原始惑星系円盤」に存在する、水蒸気と氷の境目「スノーライン」の想像図* 

## 銀河と惑星系のはじまりを探る、早大発・赤外線宇宙望遠鏡の挑戦
GREX-PLUSは、日本がこれまでに培ってきた赤外線観測技術を結集させた高性能な宇宙望遠鏡として開発が進められているとお聞きしています。これまでに語った日本独自の着眼点を踏まえて、衛星計画の概要と望遠鏡の特徴について教えてください。

「GREX-PLUSの第一の科学目標は、明るい初代銀河を探すことです。そのために、JWSTの200倍にもおよぶ広い視野を持つカメラを搭載します。JWSTの視野では狭すぎて見つからない、レアな明るい初代銀河を発見するのです。標準宇宙論を超える、銀河形成の真の姿を明らかにできるかもしれません。GREX-PLUSの第二の科学目標は、原始惑星系円盤のスノーラインの位置を特定することです。そのためには、JWSTの10倍の波長分解能※2を持つ高分散分光器の搭載が必要です。これにより、地球のような水の惑星の起源に迫ろうとしています」
![img](https://storage.diamondv.jp/photos/inserted/x9xaEihh7jHqG1nHt5i2Lh/701ff1d6-4851-4edd-9121-49b4c25b2a0b.png)
*赤外線天文衛星「GREX-PLUS」の完成予想図（提供：JAXA鈴木仁研）* 

GREX-PLUSはJWSTを超える広視野カメラと高分散分光器によって「宇宙最初の明るい銀河を探すこと」と「地球のような惑星の起源を探ること」という2つの大きな目標の達成を掲げています。

## 宇宙×データ×教育――第4次産業革命を牽引する未来の宇宙人材の育成
衛星開発は、天文学だけでなく、機械工学・情報科学・データ解析といった様々な専門分野の集合知によって支えられています。こうした学際的なフィールドは、未来を担う若い人材の育成に格好の環境です。最後に、学生教育に向けた抱負について伺いました。

「衛星開発を通じて、第4次産業革命の原動力として期待される「宇宙開発とデータ科学」を橋渡しする、未来の科学技術人材の育成にも力を入れたいと思っています。そうなれば GREX-PLUSは単なる観測装置ではなく、宇宙を学びのフィールドに変える教育インフラとしての役割が生まれ、未来の早稲田の特色の一つになるのではと期待しています」
![img](https://storage.diamondv.jp/photos/inserted/x9xaEihh7jHqG1nHt5i2Lh/67d9c795-e2ba-498d-95cc-72b067826d87.png)
ライター・聞き手：嶋川里澄（早稲田大学高等研究所）

※1 赤外線観測：
膨らみ続ける宇宙では、地球からより遠いところ（より昔）の銀河から届く光は、波長が伸びて可視光線から赤外線になります。そのため宇宙初期の銀河を見るには赤外線観測が必要です。また星や惑星は、ガスや塵の雲で覆われて可視光線が遮られてしまうため、こちらもまた赤外線観測が有効です。

※2 波長分解能：
色の違いを見分ける目の良さを示す指標。天体観測では、微妙な色の違いから、銀河や惑星に含まれる物質の種類や温度などを識別することができます。つまり波長分解能が高いほど、宇宙の情報をより精密に読み取ることが可能となり、そうした観測装置を高分散分光器と呼びます。


2030年代の打ち上げを目指しJAXAが検討を進めている次世代宇宙探査ミッションの赤外線天文衛星「GREX-PLUS」。早稲田大学を中心に全国100名超の研究者が参加するこの壮大なプロジェクトは、今後の最終選考を通過すれば、世界でも珍しい「私立大学発の宇宙望遠鏡」として宇宙へ飛び立つことでしょう。

銀河と惑星の成り立ちに迫る、早大発の挑戦

「宇宙はどこから、どのようにして始まったのだろう？」  
数千年もの間、人類は空を見上げては、星々や銀河、そして宇宙そのものの謎に挑み続けてきました。それでもなお、宇宙の95％は“謎”に包まれているといわれます。  
今回は、宇宙の起源や歴史について、どこまで分かっているのかを解説します。

## 静かなる宇宙から、ダイナミックな「膨張宇宙」へ
「宇宙は永遠に変わらないもの」

かつての常識は今や過去のものです。20世紀初頭まで、宇宙は静的で不変だと考えられていました。しかし、1929年にエドウィン・ハッブルの観測がこの常識を一変させます。
### ハッブルの大発見――「遠い銀河ほど速く遠ざかっている」
ハッブルは巨大な望遠鏡を駆使し、無数の銀河の光を観測しました。その結果、地球から離れた銀河ほど、より速く遠ざかっていることが分かったのです。

救急車が通り過ぎるとサイレンの音が低くなるドップラー効果と同じく、銀河の光も遠ざかるほど赤く（赤方偏移）なります。これを分析することで、私たちは宇宙の膨張速度やその歴史を読み解けるようになったのです。

## ビッグバン理論――宇宙の始まりは「火の玉」だった
宇宙が膨張しているということは、時間を巻き戻すと、すべての物質が一点に集中していた瞬間に行きつきます。  
この“宇宙の始まり”を説明する最も有力な仮説こそが「ビッグバン理論」です。
### ビッグバンの証拠――宇宙背景放射の発見
「本当にそんな爆発があったのか？」

この問いに決定的な答えを与えたのが、1965年に発見された「宇宙背景放射（CMB）」です。  
これは、宇宙のあらゆる方向から微弱なマイクロ波が降り注いでいる現象で、約138億年前（宇宙誕生後約38万年後）に高温だった宇宙から放射された光が、膨張に伴って冷え切った状態で地球に届いているものです。

アメリカのベル研究所の技術者たちが、アンテナのノイズ源を調査していたとき、「どうしても消せない謎の雑音」として報告したものが、実はビッグバンの“証拠の光”だったのです。

## 世界を驚かせた「インフレーション理論」
宇宙の始まり――ビッグバンの“直前”に何があったのか。  
この問いに新たな光を当てたのが、東京大学名誉教授・佐藤勝彦氏らが1981年に提唱した「インフレーション理論」です。  
この理論によれば、宇宙が誕生してからごくごくわずかな間（10のマイナス36乗秒から10のマイナス34乗秒後まで）、宇宙はまるで“風船を一瞬で膨らませる”かのように急膨張したとされます。  
この急膨張が、なぜ私たちの宇宙が“均一で広がる”姿になったのかを説明し、ビッグバン理論の謎を補う重要なピースとなっています。

## 138億年の歴史に挑む――「宇宙の進化」をどう調べてきたのか
「何億光年も離れた宇宙を、なぜ地球から研究できるのか？」

この問いにも、実は明確な答えがあります。  
それは「宇宙の法則が普遍である」という大前提。  
私たちの身の回りの物理法則は、どこでも同じように働いていると考えられています。このため、遠い銀河や超新星の現象も、地球上で再現し、シミュレーションや観測を通じて解明できるのです。  
さらに、現代の宇宙論ではスーパーコンピュータを駆使したシミュレーションも活躍しています。銀河の形成や宇宙の大規模構造の進化を、数億年・数十億年単位で“再現する”ことで、観測結果と理論をつなぐ橋渡しをしているのです。

## まだまだ残る「宇宙の95％」――ダークマターとダークエネルギーの謎
宇宙を探る旅が進むほど、“新たな謎”も次々と現れました。その代表が「ダークマター」と「ダークエネルギー」です。
### ダークマター――見えない“質量”が銀河を形作る
銀河の回転を調べてみると、想定された質量では説明できないほど外側まで速く回転していることが分かりました。  
そこで「目に見えないが、重さを持つ物質」が大量に存在しているはずだと考えられ、これが「ダークマター（暗黒物質）」と呼ばれています。  
このダークマターは、銀河や星の誕生、大規模な銀河団の構造の形成など、宇宙の進化に重要な役割を果たしていると考えられています。しかし、その正体はいまだ“謎”のままです。
### ダークエネルギー――宇宙膨張を加速させる“未知の力”
さらに驚くべきことに、宇宙の膨張速度が減速どころか、“加速”していることが明らかになりました。  
この不可思議な現象を説明するため、「ダークエネルギー（暗黒エネルギー）」という仮想的なエネルギーが登場しました。  
宇宙全体を押し広げるこの力は、いまや宇宙のエネルギー総量の約7割を占めていると推定されています。  
宇宙の25％はダークマター、70％はダークエネルギーという、正体不明の“ダークな成分”が支配しているのです。

## 宇宙の未来――終焉は「ビッグリップ」か、それとも…
「このまま膨張が加速し続けたら、宇宙はどうなってしまうのか？」

これは現在、研究者たちが注目しているテーマの一つです。  
有力な仮説の一つが「ビッグリップ」。  
膨張があまりに加速し続けると、銀河同士はおろか、星や惑星、さらには原子レベルまでも“バラバラ”に引き裂かれてしまうという未来像です。  
一方で、膨張速度やダークエネルギーの性質が変化すれば、また別のシナリオも考えられます。  
だからこそ、今後もより精密な観測や理論の発展が求められているのです。

## まとめ：宇宙探究は「終わりなき挑戦」
ここまで宇宙の起源や歴史の解明の歩みと、現在の最前線をご紹介してきました。
- **宇宙は約138億年前、ビッグバンによって誕生した**
- **ハッブルの観測や宇宙背景放射の発見で、膨張宇宙の姿が明らかに**
- **インフレーション理論など、日本人研究者による世界的な貢献も**
- **ダークマター・ダークエネルギーという新たな謎が、さらなる研究を促進**
- **私たちが知覚できる宇宙は、全体のたった5％にすぎない**  
　

いまだ宇宙の95％は“謎”に包まれています。  
この壮大な謎を解き明かす挑戦は、これからも続いていきます。


宇宙は約138億年前、ビッグバンにより誕生し、現在も膨張を続けています。ハッブルの発見や背景放射の観測、インフレーション理論によりその歴史が解明されつつありますが、ダークマターやダークエネルギーなど、宇宙の95％は未解明のままです。

宇宙の始まりは「火の玉」だった？解明が進む“宇宙の歴史”とその最前線

多くの方が「星座」と聞いて、オリオン座など、星を線でつないだ形を思い浮かべるでしょう。  
しかし、星座とは、厳密には実際の「星の並び」や「線で結んだ形」そのものではありません。星座とは、天球上に定められた“空のエリア”のこと。言い換えれば「宇宙の地図に記された区画」のようなものなのです。  
星座の歴史はいったいどこから始まったのでしょうか？今回は、星座の起源と歴史、その背後にある人類の営みを紹介していきます。

## 星座の始まり
星座のルーツは今から約5000年前、メソポタミア文明にまで遡ります。メソポタミアの人々は、夜空の明るい星の並びを、神話や動物、伝説の英雄になぞらえて表現しました。

紀元前1000年頃の「ムル・アピン」と呼ばれる粘土板には、多くの星座や星の記録が残されています。この時代、星座は季節の移り変わりや農作業のタイミング、方角を知るための“生活の道しるべ”でもありました。
### 星座と星占いの誕生
メソポタミアでは、星や惑星の動きが王や国家の運命を左右するとされ、神官たちが天体の動きを詳細に観測し、占いに活用していました。これが「占星術（星占い）」の始まりでもあります。

## バビロニアからギリシャ、そして世界へ
古代メソポタミアで生まれた星座の知識は、やがてバビロニア人に受け継がれ、さらに地中海沿岸のフェニキア人を通じてギリシャへと伝わりました。

ギリシャ時代には、星座の物語がギリシャ神話と融合し、より豊かなストーリーとして広がっていきます。たとえば、オリオン座が悲劇で命を落とした勇敢な狩人オリオンの姿に見立てられたり、ペルセウス座が妖怪メドゥーサを退治した英雄ペルセウスの伝説と結びつけられたりしています。

星座の体系化に大きく貢献したのが、2世紀のアレクサンドリアの学者、クラウディオス・プトレマイオスです。彼の著作『アルマゲスト』には、黄道（太陽の通り道）に沿った12星座を含む48星座が記載されました。

この「プトレマイオスの48星座」は、後のヨーロッパの天文学の礎となり、ルネサンス期や大航海時代にも受け継がれていきます。

## 星座の“乱立”と“整理”――大航海時代から現代へ
16世紀以降、望遠鏡の発明とともに天体観測が急速に発展しました。大航海時代には、南半球の星空を観測する機会が増え、ギリシャやローマ時代には知られていなかった星座が次々と提案されるようになりました。

たとえば、カメレオン座やくじゃく座などの珍しい動物、さらには望遠鏡やコンパスといった新しい道具までが星座のモチーフとなりました。

夜空には多くの星座が乱立し、同じ場所に複数の星座が重なって描かれる混乱が起こります。星座の境界もあいまいになり、「この星はどの星座に属するのか？」と天文学者たちの悩みの種となりました。

## 88星座への統一
20世紀初頭、星の位置を正確に記録し、新しい天体を命名する必要性から、「星座とその境界を世界共通にしよう」という動きが高まります。

1919年、世界中の天文学者が集まって国際天文学連合（IAU）が設立されました。最初の大きな課題が「星座の整理と統一」だったのです。
- **1922年**：第1回IAU総会で、整理された88の星座名と略号について合意。
- **1925年**：第2回総会で、星座の境界線案を提出。
- **1928年**：第3回総会でこの境界線が正式に採択され、全天を88星座に区分。
- **1930年**：ウジェーヌ・デルポルテによって、88星座の境界が“赤経・赤緯”に沿った直線で科学的に定義される。  
　

こうして、長く混乱していた星座は、世界共通の“宇宙の地図”として整理されました。

このとき決められた星座の境界は、地球上の国境にたとえることができます。恒星や新しい天体は、必ずどこか一つの星座に「所属」するようになりました。

## 星座を作った人々の物語――偉人たちの挑戦
星座の歴史には、世界の各地で活躍した天文学者や探検家たちの熱意が詰まっています。彼らはどのようにして今の星座体系を築いたのでしょうか。
### プトレマイオス
2世紀のアレクサンドリアの学者。天動説を唱えたことで知られますが、彼の『アルマゲスト』で定めた48星座は、「トレミーの48星座」と呼ばれ、現在の88星座のうち多くがここに由来しています。
### バイヤー（バイエル）
17世紀のドイツの法律家・天文学者。星の明るさ順にギリシャ文字を当てる「バイエル符号」を考案したことで有名です。『ウラノメトリア』では、南天の新しい星座も紹介されました。
### ラカイユ
18世紀フランスの天文学者。南アフリカで17個もの南天の星座を創案し、「観測器具」など当時の最先端テクノロジーをモチーフにした星座が特徴です。

このように、星座の形や名前の背後には、時代ごとの人間の想像力や技術、冒険心が色濃く反映されています。

## 星占い（占星術）と星座
星座の歴史と切っても切れない関係にあるのが「占星術」です。

紀元前2000年代の古代バビロンでは、星や惑星の動きを神々のメッセージととらえ、神官が王や国家の行方を占いました。星占いは神聖な儀式であり、一般の人々には許されていませんでした。

ギリシャに伝わった占星術は、ギリシャ神話や哲学と融合し、「おひつじ座」から「うお座」までの12星座（黄道十二宮）が生まれました。やがて個人の運命を星で占う、よりパーソナルな占星術へ発展していきます。

14世紀のヨーロッパでは、占星術師が王室に仕えることも一般的でしたが、魔女裁判や科学革命によって一時衰退しました。しかし20世紀になると、新聞や雑誌の「今日の運勢」コーナーなど、星占いが再び注目され現代の“エンタメ”として広く親しまれるようになったのです。

## まとめ
- 星座は5000年前のメソポタミアで誕生
- ギリシャ・ローマ時代に体系化され、神話と結びつく
- 大航海時代以降に新しい星座が増え、混乱も
- 20世紀に国際天文学連合が88星座に統一
- 星占いと星座は、古代から現代まで人々の営みと共に発展  
　

星座を知ることで、夜空がより身近になり、私たちのルーツや世界とのつながりも感じられるのではないでしょうか。星空を見上げる時に「この星座はどんな物語をたどってきたのだろう？」と想像してみてください。星座がもっと面白く、そして深く身近に感じられるはずです。


星座は5000年前のメソポタミア文明で誕生し、ギリシャ・ローマで神話と融合して体系化されました。大航海時代に新星座が増えて混乱も生じましたが、20世紀に国際天文学連合が88星座へ統一。星座と占星術は人類の歴史や文化と深く結びついて発展してきました。