アインシュタインリング重力レンズ：SDSS J163028.15 + 452036.2。画像クレジット：ハッブル。拡大するにはクリックしてください
アルバートアインシュタインが1世紀近く前に彼の一般相対性理論を発展させたとき、彼は巨大な物体からの重力場が空間を劇的に歪め、光を偏向させることができると提案しました。
この効果によって作成される目の錯覚は、重力レンズ効果と呼ばれます。これは、より遠くにある物体の光を歪め、増幅する巨大な拡大レンズを宇宙に設置するのと同じです。アインシュタインは、1936年に発表された論文で重力レンズ効果について説明しました。しかし、フォアグラウンドの星のワーピングスペースによって生成される光学的歪みは、当時の最大の望遠鏡では測定できないほど小さいため、効果は観察できないと考えました。
現在、ほぼ1世紀後、天文学者は2つの強力な天文学資産であるスローンデジタルスカイサーベイ（SDSS）とNASAのハッブル宇宙望遠鏡を組み合わせて、19の「重力レンズ」銀河を特定し、以前に知られている約100の重力レンズに大幅に追加しました。これらの19のうち、彼らは8つの新しいいわゆる「アインシュタインリング」を発見しました。これはおそらくレンズ現象の最もエレガントな兆候です。以前は可視光の中で見られたそのようなリングは3つだけでした。
重力レンズ効果では、遠方にある銀河からの光が、地球に向かう途中で、邪魔になる巨大な物体の重力場によって偏向される可能性があります。このため、銀河は円弧または複数の別々の画像に歪んでいます。両方の銀河が正確に並んでいるとき、光は前景銀河の周りにアインシュタインリングと呼ばれる雄牛の目のパターンを形成します。
新しく発見されたレンズは、Sloan Lens ACS Survey（SLACS）と呼ばれる進行中のプロジェクトからのものです。マサチューセッツ州ケンブリッジにあるハーバードスミソニアン宇宙物理学センターのアダムボルトンとオランダのカプテイン天文研究所のレオンクープマンズが率いる天文学者のチームは、楕円銀河の数十万の光学スペクトルから候補レンズを選択しました。スローンデジタルスカイサーベイ。次に、ハッブルの調査用高度カメラの鋭い目を使用して確認を行いました。
「SDSSの大規模なスケールは、ハッブル望遠鏡のイメージング品質と相まって、新しい重力レンズを発見するこの前例のない機会を開きました」とボルトンは説明しました。 「1,000個の銀河のうち、別の銀河の重力レンズ効果の兆候を示す銀河を1つ特定することに成功しました。」
SLACSチームは、20億から40億光年離れた約200,000の銀河のスペクトルをスキャンしました。チームは、地球から2倍離れた銀河からの放出の明確な証拠を探していました。次に、ハッブルのAdvanced Camera for Surveysを使用して、レンズ化銀河候補の28個の画像を撮影しました。これらの候補のうち19によって生成された円弧とリングを研究することにより、天文学者は前景銀河の質量を正確に測定できます。
奇妙な形を生み出すことに加えて、重力レンズ効果は天文学者に楕円銀河における暗黒物質の分布の最も直接的な探査を与えます。暗黒物質は、まだ直接観測されていない、目に見えないエキゾチックな物質です。天文学者は、その重力の影響を測定することによってその存在を推測します。暗黒物質は銀河内に広がっており、宇宙の全質量の大部分を占めています。銀河の暗黒物質を探すことで、天文学者は初期の宇宙の暗黒物質の塊の集中のあたりから始まったに違いない銀河の形成への洞察を得ることを望んでいます。
「私たちの結果は、平均して、これらの「楕円レンズ銀河」は渦巻銀河で観測されたものと同じ特別な質量密度構造を持っていることを示しています」とボルトン氏は続けました。 「これは、星が銀河の中心から離れて、より暗い周辺に移動するにつれて、星に比べて暗黒物質の割合が増加することに対応します。そして、これらのレンズ状銀河は比較的明るいので、レンズの恒星の動きをさらに地上で分光観測することで、この結果を固めることができます。」
「これらおよび他の重力レンズを数十億年前までさかのぼって研究できるため、暗い[見えない]と目に見える質量の分布が宇宙の時間とともに変化するかどうかを直接見ることができます」とKoopmans博士は付け加えました。 「この情報を使用して、衝突と小さな銀河の合体によって銀河が形成されるという一般的に考えられているアイデアをテストできます。」
SLACSレンズ候補のサンプルが選択されたSloan Digital Sky Surveyは、特注の地上ベースの望遠鏡で1998年に開始され、4分の1の空と地図上で1億個を超えるオブジェクトの色と輝度を測定しました100万の銀河とクエーサーまでの距離。 SLACSチームのメンバーであるマサチューセッツ州ケンブリッジにあるマサチューセッツ工科大学のスコットバーレス氏は、「このタイプの重力レンズ調査は、SDSSの本来の目標ではなく、SDSSデータの優れた品質によって可能になりました」と述べました。 SDSSの作成者の1人です。
カリフォルニア大学サンタバーバラ校のSLACSチームメンバーであるTommaso Treu氏は、次のように述べています。「SDSSデータベースのサイズが大きいことのもう1つのメリットは、特定の科学目標に最適なレンズを見つけるために検索基準を設計できることです」 。 「これまでは最大の銀河をターゲットとして選択していましたが、調査の次の段階では、より小さなレンズ銀河をターゲットにしています。銀河の構造は銀河のサイズによって変化するという提案がありました。これらのまれなオブジェクトを「オンデマンド」で識別することにより、間もなく初めてこれが真実であるかどうかをテストできるようになります。」
カリフォルニア州パサデナにあるNASAジェット推進研究所とカリフォルニア工科大学のSLACSチームメンバーLeonidas Moustakasを追加しました。「これらのアインシュタインリングは、レンズ化された銀河の比類のない拡大図も提供し、星や形成履歴を研究することができます。これらの遠い銀河。」
SLACSサーベイは継続しており、これまでのところ、チームはハッブルを使用して、候補となるレンズ化銀河のほぼ50を調査しました。最終的な合計は100を超えると予想され、その中にはさらに多くの新しいレンズが含まれます。調査の最初の調査結果は、Astrophysical Journalの2006年2月号とそのジャーナルに投稿された他の2つの論文に掲載されます。
元のソース：ハッブルサイトニュースリリース
