画像クレジット：SDSS
重力レンズ効果は、クエーサーなどの遠くのオブジェクトからの光が、より近いオブジェクトの重力によって歪められるときに発生します。天文学者は、歪みが非常に大きいこのようなレンズだけを発見しましたが、それらはかなりの量の暗黒物質によって引き起こされているに違いありません。暗黒物質は宇宙の銀河や星への重力の影響によって予測されますが、これまでのところ、天文学者はそれが何であるか本当にわかりません。地球から見るには寒すぎる通常の問題なのか、それともある種のエキゾチックな粒子なのか。
スローンデジタルスカイサーベイの科学者たちは、これまでで最大の分離を記録した重力レンズ型クエーサーを発見しました。予想に反して、知られている最も遠く、最も明るいクエーサーのうち4つは、重力レンズ型ではありません。
アルバートアインシュタインの一般相対性理論は、巨大な物体の引力がレンズとして機能し、遠くの物体の光を曲げたり歪めたりする可能性があると予測しています。遠方のクエーサーと地球の間にある巨大な構造は、クエーサーの光を「レンズ」化して、画像を大幅に明るくし、1つのオブジェクトの複数の画像を生成します。
NATURE誌の12月18/25号に掲載された論文で、東京大学の大学院生である稲田直久と小栗正宗が率いるスローンデジタルスカイサーベイ（SDSS）チームは、実際には近接している4つのクエーサーは明るいと報告しています。重力レンズによって4つの画像に分割された1つのクエーサーから。
最初の例が1979年に発見されて以来、80を超える重力レンズクエーサーが発見されています。カタログ化されたレンズクエーサーのダースはSDSSの発見で、その半分は稲田と彼のチームの研究の結果です。
しかし、この最新の発見を非常に劇的なものにしているのは、4つの画像間の分離が、以前に知られている重力レンズクエーサーの分離の2倍であることです。この四重レンズクエーサーが発見されるまで、重力レンズクエーサーで知られている最大の分離は7アーク秒でした。 SDSSチームによって発見されたクエーサーは、Leo Minorの星座にあります。 14.62秒角で区切られた4つの画像で構成されています。
そのような大きな分離を生成するために、レンズ作用を引き起こす物質の濃度は特に高くなければならない。この重力レンズの前景には銀河のクラスターがあります。クラスターに関連する暗黒物質は、前例のない大きな分離の原因であるに違いありません。
稲田氏は、「スバルの8.2メートル望遠鏡とケック望遠鏡で観測された追加観測により、このシステムが本当に重力レンズであることが確認されました」と説明しています。 「クエーサーが重力レンズ効果によってこれだけ分割することは非常にまれであると予測されているため、SDSSのような非常に大規模な調査でのみ発見できます。」
小栗氏はまた、次のように付け加えています。これは、そのようなモデルの追加の強力な証拠を提供します。」 （冷たい暗黒物質は、温かい暗黒物質とは異なり、この種の重力レンズを引き起こす種類の固い塊を形成します。）
「私たちが発見した重力レンズは、宇宙の可視物体と不可視暗黒物質の関係を探る理想的な実験室を提供します」と小栗は説明しました。
2004年3月にAstronomical Journalに掲載される2番目の論文では、プリンストン大学のゴードンリチャーズが率いるチームがハッブル宇宙望遠鏡の高解像度を使用して、重力レンズ効果の兆候についてSDSSによって発見された最も遠い4つの既知のクエーサーを調べました。
天文学で大きな距離を見ると、時間をさかのぼることができます。これらのクエーサーは、宇宙が現在の年齢の10％未満であったときに見られます。これらのクエーサーは非常に明るく、太陽の数十億倍の質量を持つ巨大なブラックホールによって駆動されていると考えられています。研究者たちは、そのような巨大なブラックホールが宇宙の非常に早い時期にどのように形成されたかは、本当の謎であると述べました。しかし、これらの物体に重力レンズが付いている場合、SDSSの研究者はかなり小さい光度、したがってブラックホールの質量を推測し、それらの形成を説明しやすくします。
「クエーサーが遠いほど、銀河が視聴者との間にある可能性が高くなります。これが、最も遠いクエーサーがレンズ化されることを期待した理由です」とアリゾナ大学のSDSS研究者Xiaohui Fanは説明しました。しかし、予想に反して、4つともレンズの特徴である複数の画像の兆候を示していません。
「クエーサーのごく一部だけが重力レンズを備えています。しかし、この明るいクエーサーは遠い宇宙では非常にまれです。レンズを使用するとクエーサーが明るくなり、検出が容易になるため、遠くのクエーサーがレンズを使用する可能性が最も高いと予想されました」とコロンビア大学のチームメンバーZoltan Haimanは提案しました。
「これらのクエーサーにレンズが付いていないという事実は、天文学者はビッグバンから10億年以内に形成された太陽の質量の数十億倍のクエーサーという考えを真剣に受け止めなければならないことを示しています」とRichardsは述べています。 「私たちは今、SDSSで高赤方偏移のクエーサーのより多くの例を探しており、理論家にさらに超大質量のブラックホールを説明できるようにしています。」
元のソース：SDSSニュースリリース
