超新星の重力レンズ効果でハッブル定数の新たな値が得られる – Physics World

遠く離れた超新星からの光が地球に到達する際にどのように重力レンズ効果を受けたかの研究は、宇宙の膨張を説明する重要なパラメーターであるハッブル定数の新しい値を計算するために使用されました。 この最新の結果は天文学者を驚かせるものではありませんが、将来同様の観測が行われれば、これまでさまざまな手法によってハッブル定数の値が大きく異なっていた理由を理解するのに役立つ可能性があります。

宇宙は13.7億年前のビッグバンで誕生して以来、膨張を続けています。 1920 年代、アメリカの天文学者エドウィン ハッブルは、地球から遠く離れた銀河が、私たちに近い銀河よりも速く地球から遠ざかっているように見えることを観察しました。 彼は、これらの銀河からの光の赤方偏移を測定することによってこれを行いました。これは、物体が観察者から遠ざかるときに生じる光の波長の伸びです。

彼が測定した距離と速度の線形関係はハッブル定数によって記述され、それ以来天文学者はそれを測定するためのいくつかの技術を開発しました。

しかし、天文学者たちは困惑しています。 測定値が異なれば、ハッブル定数の値も大きく異なります。。 欧州宇宙機関のプランク衛星による宇宙マイクロ波背景放射 (CRB) の測定では、約 67 km/s/Mpc の値が得られます。 しかし、SH1ES 共同研究による 0a 型超新星の観測に関する測定では、約 73 km/s/Mpc という値が得られます。 これらの測定の不確かさは約 1 ～ 2% であるため、XNUMX つの手法の間には明らかな緊張関係があります。 天文学者はその理由を知り、ハッブル定数を測定する新しい方法を開発していることを知りたいと考えています。

現在、天文学者たちは9.34億XNUMX万年前に爆発した超新星からの光を使ってハッブル定数を測定した。 地球に向かう途中、光は銀河団を通過し、銀河団の巨大な重力場によって偏向され、光は地球に向かって集中しました。 この効果は重力レンズと呼ばれます。

塊状の質量分布

星団内の塊状の質量分布により複雑な重力場が形成され、超新星の光がいくつかの異なる経路に沿って地球に向けて送られました。 2014年に超新星が初めて観測されたとき、それは376つの光点として現れました。 XNUMX つのポイントが消えていくと、XNUMX 日後に XNUMX つ目のポイントが現れました。 この光は、星団を通る経路が長くなったために遅れました。

この 376 日間の間に宇宙は膨張しました。これは、遅れて到着した光の波長が赤方偏移したことを意味します。 この余分な赤方偏移を測定することで、 パトリックケリー ミネソタ大学の博士はハッブル定数を計算することができました。 クラスターのいくつかの異なる質量分布モデルを使用して、チームは 64.8 km/s/Mpc または 66.6 km/s/Mpc の定数の値を導き出しました。

超新星の時間遅れの測定は、一見すると、SH0ES よりもプランクのハッブル定数の値が有利であるように見えます。 しかし、これまでに観測されたクエーサー光の時間遅延測定は、 H0LiCOW コラボレーションでは 73.3 km/s/Mpc という値が得られ、SH0ES に近づきます。

ややこしいように思えるかもしれませんが、ケリーの同僚は、 トンマーゾ・トレウ カリフォルニア大学ロサンゼルス校の教授は、最新の結果は驚くべきことではないと指摘する。

「それらはそれほど違いはありません」と彼は言います。 「不確実性はあるものの、この新しい測定値は 0 つすべて [プランク、SH0ES、HXNUMXLiCOW] と一致しています。」

シェリー・スユ H0LiCOW プロジェクトを主導し、これらの新しい時間遅延測定には関与していないドイツのマックス プランク天体物理学研究所の博士も、必ずしも矛盾を認識しているわけではありません。

将来の約束

「（超新星からの）この値は単一レンズ系からのものであり、その誤差範囲を考慮すると、測定値は H0LiCOW のレンズクエーサーからの結果と統計的に一致しています」と彼女は言います。

超新星の時間遅れ測定における不確実性は、銀河内で質量がどのように分布するか、つまり暗黒物質とバリオン（通常）物質がどれだけ存在し、それが銀河団全体にどのように広がるかに関係しています。 ケリーとトレウのチームはさまざまなモデルを使用しましたが、モデル間の違いがハッブル定数の値の不確実性の大部分を占めています。

一貫した定数を見つける

「ここで示した低いハッブル定数の測定精度だけでは、より高い SH0ES 値に反論するのに十分ではありません」と彼は言います。 ダニエル・モートロック ロンドンのインペリアル・カレッジの博士も研究には関与していませんでした。

それでもモートロック氏は、超新星の時間遅延測定からハッブル定数を計算したこの計算は画期的なものであると考えている。 これまでのところ、レンズ付き超新星は数個しか発見されていないが、今後数年で発見されると、 ヴェラC.ルービン天文台 チリでは全長8.4メートルの巨大な測量望遠鏡が稼働しており、レンズを使った超新星発見の数は劇的に増加するはずだ。

「素敵な」作品

「全体として、この測定を行うのは素晴らしい仕事だと思いますが、おそらくこのことの最も興味深い点は将来性です。なぜなら、ルービンのような調査により、このタイプのシステムがさらに多く発見されるからです」とモートロック氏は言います。

レンズ化された超新星の数が増加すると、ハッブル定数の測定精度が向上し、エラーバーを減らし、これらのデータがプランクまたは SH0ES の結果を裏付けるかどうかを確認するのに役立ちます。 一部の理論家はさえ 新しい物理学を示唆した ハッブル張力が本物であり、観測における認識されていない系統誤差ではないと仮定して、ハッブル張力を説明する必要があるかもしれません。

「ハッブル緊張の解決に貢献するには、明らかにさらなる精度が必要です」とトレウ氏は結論づけています。 「しかし、これは重要な第一歩です。」

研究はで説明されています 科学.

• SEO を活用したコンテンツと PR 配信。 今日増幅されます。
• プラトアイストリーム。 Web3 データ インテリジェンス。 知識増幅。 こちらからアクセスしてください。
• 未来を鋳造する w エイドリエン・アシュリー。 こちらからアクセスしてください。
• PREIPO® を使用して PRE-IPO 企業の株式を売買します。 こちらからアクセスしてください。
• 情報源： https://physicsworld.com/a/gravitational-lensing-of-supernova-yields-new-value-for-hubble-constant/