最先端のコンピューターサイエンスを豊富な新しい天文データに適用して、スローンデジタルスカイサーベイ（SDSS）の研究者たちは、銀河の分布に適用されたアインシュタインの一般相対性理論の予測である、大規模な宇宙拡大の最初のロバストな検出を本日報告しました、暗黒物質、遠方のクエーサー。
これらの発見は、The Astrophysical Journalに掲載が認められており、光が遠くのクエーサーから暗黒物質と銀河の網を通って移動し、地球上の観測者に到達するときに光が受ける微妙な歪みを詳しく説明しています。
SDSSの発見により、銀河、暗黒物質、宇宙全体の幾何学の間の関係について、以前の倍率測定と他の宇宙論的テストの間の20年前の不一致が終了します。
「重力レンズ効果による背景銀河の形状の歪みは10年以上前に最初に観察されましたが、レンズ効果信号の拡大部分を確実に検出することはできませんでした」とピッツバーグ大学の主任研究員Ryan Scrantonは説明しました。
光は遠くのクエーサーから100億年の旅をするので、暗黒物質と銀河の引力によって偏向され、焦点を合わせられます。これは、重力レンズ効果として知られています。 SDSSの研究者たちは、クエーサーのわずかな明るさ、つまり「倍率」を明確に測定し、その効果をクエーサーの光の経路に沿った銀河と暗黒物質の密度に関連付けました。 SDSSチームは、200,000クエーサーの明るさでこの拡大を検出しました。
重力レンズ効果はアインシュタインの一般相対性理論の基本的な予測ですが、SDSSコラボレーションの発見は新しい次元を追加します。
「拡大効果を観察することは、アインシュタイン理論の基本的な予測の重要な確認です」と、ポーツマス大学（英国）のSDSSの共同研究者であるボブニコルは説明しました。 「また、銀河、銀河団、暗黒物質の相互作用を説明するために開発された標準モデルの重要な整合性チェックも提供します。」
天文学者は20年間、重力レンズ効果のこの側面を測定しようとしてきました。ただし、倍率信号は非常に小さな効果で、各クエーサーからの光が数パーセント増加します。そのような小さな変化を検出するには、明るさを正確に測定するクエーサーの非常に大きなサンプルが必要でした。
「多くのグループが過去に宇宙拡大の検出を報告しましたが、それらのデータセットは決定的な測定を可能にするのに十分な大きさまたは正確さではなく、結果は標準的な宇宙論と調和することが困難でした」と、Brice Menardは付け加えましたニュージャージー州プリンストンの高等研究所。
突破口は、SDSSカタログからの1300万個の銀河と20万個のクエーサーの正確に較正されたサンプルを使用して今年初めに来ました。 SDSSから入手できる完全なデジタルデータは、倍率を測定する以前の試みを悩ましていた多くの技術的問題を解決しました。しかし、新しい測定の鍵は、SDSSデータでクエーサーを見つける新しい方法の開発でした。
「私たちはコンピューターサイエンスと統計学の世界から最先端のアイデアを取り入れ、データに適用しました」とプリンストン大学のゴードンリチャーズは説明しました。
リチャーズ氏は、SDSSの科学者は新しい統計手法を使用することで、従来の方法よりも10倍大きいクエーサーのサンプルを抽出でき、倍率信号を見つけるのに必要な並外れた精度が得られると説明しました。 「レンズ信号の明確な検出は、これらの技術なしでは不可能でした」とRichards氏は結論付けました。
銀河の大規模分布、宇宙マイクロ波背景、遠方の超新星の最近の観測により、天文学者は宇宙論の「標準モデル」を開発するようになりました。このモデルでは、可視銀河は宇宙の全質量のごく一部にすぎず、残りは暗黒物質でできています。
しかし、このモデルで宇宙拡大信号の以前の測定値を調整するには、銀河が支配的な暗黒物質に対してどのように分布しているかについて、信じられないほどの仮定を立てる必要がありました。これにより、一部の人々は、基本的な宇宙論的描写は正しくないか、少なくとも一貫性がないと結論づけました。ただし、より正確なSDSS結果は、以前のデータセットが測定の課題に達していない可能性が高いことを示しています。
「SDSSからの質の高いデータとクエーサーを選択するためのはるかに優れた方法により、この問題を解決しました」とスクラントン氏は語った。 「私たちの測定は、宇宙が私たちに伝えている残りの部分と一致しており、長引く不一致は解決されています。」
「私たちは、宇宙の拡大率を信頼できる方法で測定できることを示したので、次のステップは、銀河、暗黒物質、および光の間の相互作用をより詳細に研究するためのツールとして使用することです」とアンドリューコノリーは述べました。ピッツバーグ大学の。
元のソース：SDSSニュースリリース
