超新星のペアが重力レンズ効果に新しい洞察を提供する

同じ銀河で見つかった2つの超新星が、似たような明るさのパターンで科学者たちを興味津々にさせてる。最初のペアは、フォルナクス銀河団にあるNGC 1316で見つかった。1980Nと1981Dという名前のこの2つの出来事は、3ヶ月の間隔で観測されたんだ。明るさのパターンがとても似てて、同じ爆発の2つの画像なんじゃないかって考えられてる。遠くの光源からの光が大きな物体によって曲がる「重力レンズ効果」がこの現象の原因だと思われてる。

もしこの超新星が同じ爆発から来ているなら、科学者たちはレンズを引き起こしている物体の質量についてもっと学べる。これが約9万光年離れているみたいで、我々の天の川銀河の外れに位置してる。

別の超新星ペア、2013aaと2017cbvも、別の銀河NGC 5643で観測された。このペアのレンズ物体までの距離は約702,000光年と計算されてて、我々の隣のアンドロメダ銀河の距離に似てるんだ。

どちらのケースにおいても、光が曲がる様子から、レンズ物体がとてもコンパクトで、超巨大な白色矮星の可能性が高いって示唆されてる。これらは、核燃料を使い切った後に崩壊した星の残骸だよ。

#時間遅延と質量推定の理解

これらの超新星を研究する上で重要なのは、観測者が見た画像間の時間遅延なんだ。この遅延は、レンズ物体の質量を推定するのに使える。科学者たちが遅延を知ることで、観測された効果を生み出すためにレンズが持つべき質量を計算できる。宇宙の膨張速度を教えてくれるハッブル定数も、これらの観測から導き出せるんだ。

2014年には、超新星リフスダルの4つの画像が銀河団で観測される似たような出来事があった。その中の1つの画像は他の画像から約1年後に現れたことで、研究者たちは強い重力場の影響下での光の振る舞いを研究するチャンスを得た。

時には、時間遅延がかなり長くなることもある。例えば、別の超新星のケースでは、4つ目の画像が最初の画像から20年後に現れると予想されてて、宇宙における光の移動の複雑さを示している。

#パンセオン+サンプルの利用

研究者たちは、パンセオン+サンプルと呼ばれる大量の超新星データを活用した。このデータセットには多くのよく研究された超新星が含まれていて、科学者たちは以前に見つかったものと似たペアをさらに探すことができた。異なる超新星の明るさの曲線や他の特徴を比較して、宇宙の膨張による光の波長の変化である赤方偏移が非常に似ているペアを探したんだ。

このサンプルから、科学者たちは644組の超新星のペアを赤方偏移値が一致しているのを特定した。しかし、さらなる研究の対象として考慮されるほど明るさの特性が似ているものはほんのわずかだった。これには、先に挙げた1980Nと1981D、そして2013aaと2017cbvが含まれている。

#1980Nと1981Dのペア

最初のペアの2つの超新星は徹底的に分析された。その明るさの曲線はほぼ区別がつかなかった。特に、両方の超新星がいくつかの波長帯で似た明るさを持っていることが見つかって、同じイベントの2つの見方なんじゃないかと示している。

ホスト銀河の距離を考えると、科学者たちは重力レンズが約9万光年の距離にあると推定している。これはエリダヌスという外部ハロー球状星団の距離に非常に近くて、近くにレンズ物体があるという考えをさらに支持している。

レンズ物体は、サイズに対して高い質量を持っていると考えられていて、超巨大な白色矮星の可能性がある。こうした星は、より大きな星が核燃料を使い果たして自らの重力で崩壊した残骸だよ。

#2013aaと2017cbvのペア

2つ目の超新星ペア、2013aaと2017cbvも似たような明るさの曲線を示した。明るさのパターンが非常に一致していて、同じ爆発を表している可能性を裏付けている。彼らのレンズまでの距離は約702,000光年と計算されて、アンドロメダ銀河に近い。

この2つの超新星も同様に特徴を分析されて、データは彼らのレンズ物体もおそらく超巨大な白色矮星であることを示している。明るさと色の特性の非常に近い類似点が、彼らが同じ爆発から来ている可能性をさらに支持している。

#レンズの位置

2つの超新星ペアのレンズは、我々のローカルグループの既知の銀河からかなり遠い場所に位置していた。最初のペアのレンズはフォルナクス矮小楕円銀河の方向にあるが、まだかなり遠い。

逆に、2つ目のペアに関連するレンズには近くに知られている銀河はなくて、観測されていないクラスタや星の流れに属しているかもしれない。

#レンズの観測可能性

どちらのレンズも地球からかなり離れてるけど、類似の物体の観測には成功してる。例えば、アンドロメダ銀河でX線放出を示した引き寄せられている白色矮星が検出されたことがある。将来の衛星ミッション、LISAのようなものが、近くの銀河でさらに類似の物体を見つけるかもしれない。

#結論

要するに、2つの超新星ペアが研究されて、重力レンズ効果の性質やレンズ物体の可能な正体に関する重要な洞察が明らかになった。超巨大な白色矮星が可能なレンズとして発見されたことで、宇宙の構造を理解するための新しい道が開かれた。超新星調査からの継続的な観測とデータ収集は、これらの魅力的な宇宙イベントとそれを引き起こすコンパクトな物体についてもっと明らかにしてくれるだろう。科学者たちがデータを集めることで、これらの宇宙現象の研究は深まっていき、宇宙やその構成要素についての知識を増やしていく。