重力レンズが超新星の光を4つの異なる方法で分割

約 93 億年前、私たちの宇宙で超新星が爆発しました。それ以来、その光は数十億光年を旅して、私たちの故郷である小さな惑星にたどり着きました。しかし、この超新星と地球の間には、銀河団の中に巨大な銀河があり、それが爆発した星から発せられる光の進路に興味深い影響を及ぼしています。

カリフォルニア大学バークレー校の研究者たちは、ハッブル宇宙望遠鏡を使って、銀河の重力レンズ効果が超新星の光に及ぼす影響を観測した。銀河は非常に巨大なため、周囲の時空が歪んでおり、地球に届く光は曲がる。その結果、銀河の端には超新星の別々の画像が 4 つ作成される。これはアインシュタインの十字と呼ばれる現象である。

4 つの像が現れるということは、超新星が私たちから見て銀河のほぼ真後ろにあることを意味します。遠くの物体からの光が極めて重い物体のそばを通過すると、歪んだ時空によって光の方向が変わり、光が一直線に進むことが妨げられます。これらの物体の不完全な一直線は (ほとんどの場合に起こりますが)、弧やフィラメントのような歪みが生じます。しかし、地球、銀河、超新星がすべて一直線上にあるため、光の進路は完全に妨げられ、銀河の周囲のさまざまな場所に光が現れることになります。

サイエンス誌に掲載された研究の主任研究者パトリック・ケリー氏によると、天文学者はこれまで数多くの遠方のクエーサーがアインシュタインの十字のように見えるのを観察してきたが、超新星がその形成中に現れたのは今回が初めてだという。今後5年以内に、十字は重力レンズによって異なる形状に歪んだ超新星の別の画像に置き換わるかもしれない。爆発からの光が銀河の周りを無数の異なる経路を通って私たちの目に届くからだ。

「超新星の到来は、ある意味、ずらされているのです」とケリー氏は言う。「ラッシュアワーに街を通り抜けようとする場合、目的地までさまざまな経路を取ることができますが、必ずしも同じ時間がかかるとは限りません。超新星からの光は、さまざまな経路で私たちに向かって来ており、星団の周りを回ったり、真ん中を通過したりすることもあります。」

ケリー氏は、これらの超新星の画像コピーにより、銀河内の質量分布についてさらに詳しく知ることができるほか、宇宙の膨張を測定できると述べている。科学者は、超新星の将来の画像が現れるまでの時間を比較することで、その銀河がどれだけ巨大で密度が高いか、また宇宙がどれだけ速く外側へ移動しているかを計算できる。