二重像重力レンズを備えたクエーサーは、宇宙がどれほど速く拡大しているかを最終的に理解するのに役立ちます

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宇宙はどのくらい速く拡大していますか？それは、天文学者が正確に答えることができなかった質問です。彼らは宇宙の膨張率の名前を持っています：ハッブル定数、またはハッブルの法則。しかし、測定値はさまざまな値を生み出し続けており、天文学者はこの問題について何十年もの間議論を重ねてきました。

ハッブル定数の測定の背後にある基本的な考え方は、遠方の光源、通常は「標準キャンドル」と呼ばれる種類の超新星または変光星を見て、それらの光の赤方偏移を測定することです。しかし、天文学者がどのようにそれを行っても、合意された値を思いつくことはできません。値の範囲のみです。クエーサーと重力レンズ効果を含む新しい研究は、問題を解決するのに役立つかもしれません。

宇宙が拡大していることは問題ではありません。これは約100年前から知られています。遠方の銀河からの光は、私たちから遠ざかるにつれて赤方偏移します。その赤方偏移を測定することで、普遍的な拡大の異なる値が生成されました。

「ハッブル定数は宇宙の物理的なスケールを固定します。」

Simon Birrer、UCLA博士研究員、研究の筆頭著者。

膨張率は、（km / s）/ Mpcと表記され、Megaparsecごとに毎秒キロメートルで測定されます。したがって、たとえば、10（km / s）/ Mpcの速度で拡大しているものは、1メガパーセク離れた空間内の2つのポイント（326万光年に相当）が10 km /秒の速度で互いに離れて競争していることを意味します第二。

1920年代に最初に発見されたとき、拡大率は625 kps / Mpcであると考えられていました。しかし、1950年代から、より良い研究では100 kps / Mpc未満と測定されました。過去数十年の間に、複数の研究が膨張率を測定し、約67〜77 kps / Mpcの速度を考え出しました。

しかし、科学は、1つの値を持つべき何かに対する一連の答えを受け入れません。もしそうなら科学ではないでしょう。したがって、科学者はハッブル定数を正確に測定できるかどうかを確認するためにハッブル定数を測定するさまざまな方法を試み続けます。ハッブル定数は単なる宇宙の膨張の測定ではありません。

「ハッブル定数は宇宙の物理的スケールを固定します」と、UCLAポスドク研究者で研究の主執筆者であるSimon Birrerは述べました。ハッブル定数の正確な値がなければ、天文学者は遠方の銀河のサイズ、宇宙の年齢、または宇宙の膨張履歴を正確に決定することができません。だからそれを正しくすることは大事です。

王立天文学会の月刊通知に発表されたばかりの新しい研究は、ハッブル定数を測定する新しい方法を試みています。研究はUCLAの天文学者チームによって主導され、地球に到達する前に光が重力レンズ効果を受ける遠方のクエーサーに依存しています。

クエーサーは非常に明るいオブジェクトです。それらは銀河の中心にある超巨大ブラックホールが原因であると考えられているため、活動銀河核とも呼ばれています。それらが放出する電磁放射は、ブラックホールの周りの渦巻く降着円盤によって引き起こされます。穴の周りの物質の円盤が加速するにつれて、それは莫大な量のエネルギーを放出します。

クエーサーは非常に明るいため、遠くからでも見ることができます。これにより、魅力的な研究対象だけでなく、ハッブルの法則を研究するためのマーカーとしても役立ちます。

重力レンズ効果は、極端に遠い物体（この研究ではクエーサー）からの光源が、介在する銀河に遭遇して地球上の観測者に到達するときに発生します。銀河の極端な質量は、ガラスレンズのように、光を曲げるのに十分です。結果は一種の「鏡の家」効果です。下の画像はそれがどのように見えるかを示しています。重力レンズ効果の発見はアインシュタインと最も密接に関連していますが、それが観察されたのは1979年まででした。

この研究は二重クエーサーに焦点を当てました。ツインクエーサーと呼ばれることもあるダブルクエーサーは、互いに近接する2つのクエーサーではなく、重力レンズ効果です。ダブルクエーサーの場合、それらの光は、地球に到達する前に間にある銀河の周りにレンズされ、クエーサーの2つの画像を生成します。これまでに、宇宙の膨張率を決定するためにそれらを使用した研究はありません。

クエーサーからの光は、介在する銀河の周りで曲げられ、同じクエーサーの2つの画像を生成するため、独特の観測機会が生まれます。クエーサーの個別のイメージを作成するライトは、各イメージへの異なるパスを進みます。クエーサーからの光が変動するので、2つの画像それぞれのちらつきの間に遅延があります。

フリッカー間の時間遅延を測定し、介在する銀河の質量を知ることにより、チームは地球、レンズ銀河、およびクエーサー間の距離を推定しました。クェーサーと銀河の赤方偏移を知ることで、科学者は宇宙が膨張する速さを推定することができました。

この研究は、SDSS J1206 + 4332と呼ばれるダブルクエーサーに焦点を当てており、ハッブル宇宙望遠鏡、ジェミニ、W.M。からのデータにも依存していました。ケック観測所、および重力レンズの宇宙論的監視、またはコスモグライルのネットワークから。チームは数年かけてダブルクエーサーの毎日の画像を撮り、フリッカー間の時間遅延を非常に正確に測定しました。他のデータと組み合わせると、天文学者にはハッブル定数の最高の測定値の1つが与えられました。

UCLAの物理学と天文学の教授であり、この論文の筆頭著者でもあるTommasso Treu氏は、「この測定の優れた点は、他の測定法を非常に補完し、独立していることです」と述べています。

それで、どれだけ速くそれは拡大していますか？

「…宇宙はもう少し複雑です。

UCLAの物理学と天文学の教授であるTommasso Treu氏。

チームは、メガパーセクあたり毎秒72.5キロメートルのハッブル定数の値を考え出しました。これは、ハッブル定数を測定するために標準的なキャンドルとして遠方の超新星を使用した他の測定と一致します。しかし、それを測定するために宇宙マイクロ波背景に依存する測定よりも約7％高いです。

これでハッブルの法則に関する議論は終わりではありません。それでも、測定方法の間にはそのわずかな違いがあります。どういう意味ですか？「これらの値の間に実際の違いがある場合、それは宇宙がもう少し複雑であることを意味します」とトレウは言いました。 Treuはまた、測定値の1つ、または3つすべてが間違っているとも述べました。

チームは、クエーサーレンズ方式の測定方法を維持します。宇宙の膨張率をさらに正確に測定できるように、40のクワッドクエーサーを調べています。