100億光年離れた超光度の超新星が地球の空に5回出現した。 SN Winny と呼ばれるこの現象は、前景にある 2 つの銀河によって形成され、爆発の光をそらす重力レンズによって引き起こされます。ミュンヘン工科大学と提携機関の研究者らは、この出来事がハッブル定数として知られる宇宙の膨張率を直接計算できる貴重な機会であると認識した。この発見は、6 年間にわたる有望な候補者の探索を経て、2025 年 8 月に起こりました。
珍しい現象が 1 つのイベントの 5 つの画像を作成する
超新星は通常の星の爆発よりも著しく明るく輝き、超光度になります。その光は、自然のレンズとして機能する、その経路上にある 2 つの銀河によって偏向されるまで、何十億年も伝わりました。その結果、同じイベントの 5 つの異なる画像が空に現れる、宇宙的な花火の効果が得られます。ほとんどのレンズシステムでは 2 つまたは 4 つの画像しか生成されないため、この珍しい構成は科学者の即座の注目を集めました。
5 つの画像を作成するために必要な完璧な位置合わせは、非常にまれです。 TUMの観測宇宙論准教授シェリー・スユ氏によると、このような構成が起こる確率は100万分の1以下だという。爆発からの光は銀河を巡る際にさまざまな経路をたどり、地球に到達するまでにさまざまな遅れが生じました。これらの時間間隔を測定することにより、ハッブル定数を独立して決定することができ、宇宙論の最大の謎の 1 つを解決するための 3 番目のアプローチが提供されます。
高解像度の観察によりシステム構造が明らかになる
天文学者は、アリゾナ州にある大型双眼望遠鏡を使用して、非常に高解像度の画像を撮影しました。この装置には、それぞれ 8.4 メートルのミラーが 2 枚と、高度な補償光学システムが搭載されています。得られた写真には、中心の 2 つの銀河と超新星の 5 つの青みがかった点が鮮やかな色調で写っています。
- 超新星は地球から約100億光年離れています。
- z=0.375 にある 2 つの銀河は、自然の重力レンズとして機能します。
- 高解像度のカラー画像では画像が青っぽく見えます。
- このシステムにより、レンズ銀河の質量分布のより単純なモデリングが可能になります。
- 観測はハッブル望遠鏡やジェームズ・ウェッブ望遠鏡などの地上望遠鏡や宇宙望遠鏡で続けられています。
TUM の Allan Schweinfurth と LMU の Leon Ecker は、5 つの画像の位置を分析し、レンズ銀河の質量分布の最初の詳細なモデルを構築しました。複雑なクラスターとは異なり、このシステムは滑らかで規則的な質量分布を示します。これらの銀河は過去に衝突していないようで、ハッブル定数を決定するために必要な計算が大幅に簡素化されました。
ハッブル電圧が新たな潜在的な解決策を発見
天文学者たちは何十年もの間、主に 2 つの方法で宇宙の膨張を測定してきました。 1 つは近くの物体との宇宙距離ラダーを使用し、もう 1 つはビッグバンからの宇宙背景放射を分析します。これら 2 つの方法論の結果は大きく異なり、宇宙論の標準モデルに疑問を投げかけ、新しい物理学の可能性や現在の方法の限界についての議論を引き起こしています。
ハッブル張力として知られるこの矛盾は何年も続いており、現代の宇宙論における最大の課題の 1 つを表しています。 SN Winny は、完全に独立した 3 番目のアプローチを提供します。時間遅延法は単一ステップで機能し、蓄積された校正や初期の宇宙進化に関する仮定にあまり依存しません。研究チームのステファン・タウベンバーガー氏は、画像間の遅延をレンズ銀河の質量モデルと組み合わせることで、複数の中間ステップを必要とせずにハッブル定数を直接計算できると説明している。
超光度の高い I 型超新星が初期宇宙を明らかにする
この超新星はタイプ I 超光度に分類され、既知の星の爆発の中で最もエネルギーの高いものの 1 つです。この出来事は宇宙が誕生してまだ約40億年しか経っていないときに起こり、宇宙初期の物理過程が明らかになった。前景の 2 つの銀河によって引き起こされる重力拡大により、この出来事が地球の地上から見えるようになり、そうでなければ不可能だったであろう詳細な観測が可能になりました。
研究者らは今後数カ月間、5枚の画像間の時間的遅れを注意深く監視する予定だ。国際チームは複数の波長でイベントを監視し、システムについての理解をさらに深める分光データと測光データを収集します。目的は、宇宙の膨張率の独立した正確な値を取得することであり、暫定的な結果は 2026 年に得られる予定です。
重力レンズにより地上望遠鏡の範囲が拡大
SN Winny の事例は、遠く離れた宇宙を研究するための重力レンズの驚異的な力を強化します。このような出来事により、地上の望遠鏡の有効範囲が大幅に拡大され、通常は見えない天体の観測が可能になります。彼らはまた、アインシュタインの一般相対性理論の予測を極端なスケールで検証し、宇宙全体の重力を説明する基本理論を検証または疑問視します。
