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zoom RSS 重力マイクロレンズ 太陽以外の星で初観測

<<   作成日時 : 2017/06/25 23:36   >>

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久しぶりにAFPBB Newsをチェックしていたら、興味深い記事を見つけた。それは、
『光が曲がる「重力マイクロレンズ」 太陽以外の星で初観測 研究』
という記事だ。

今から100年ほど前にアインシュタインが発表した一般相対性理論は、非常に質量の大きい物体があると、その重力によって周りの空間が歪められ、その物体の側を通る光の経路が曲がるということを予言していた。これはつまり、質量の大きな物体の周りの空間曲がることでレンズの役目を果たすということを示しているわけだ(これを「重力レンズ効果」というのだ)。実際、1919年、英国の天文学者アーサー・エディントン卿が、アフリカ西海岸のギニー湾に浮かぶプリンシペ島に遠征して、同年5月29日の皆既日食を観測したところ、この時彼が撮影した太陽の近傍に見える星の位置が、本来の位置からわずかにずれて写っていたことがわかった。このことは、太陽の重力場がレンズの役目をして、太陽の側を通った光の経路が曲げられるという一般相対性理論の予言を裏付けるものとなった。このニュースは世界中を駆け巡り、アインシュタインの名前が一躍有名になるきっかけとなったのだ。

しかし、アインシュタイン自身は、この現象を直接観測することは太陽以外の恒星では不可能と考えていたようだ(恒星どうしが離れているので、重力レンズ効果を直接的に観測できる見込みは全くないと論文でも記していたようだ)。というのも、当時はまだ太陽系外の遠方の星を高精度で観測する手段がなく、遠方の星からの光が、手前にある星の重力でわずかに曲げられるのを検出できなかったからで、研究者たちは、1990年にハッブル宇宙望遠鏡が打ち上げられ、それが実現するまで100年もの間待たなければならなかった。

米宇宙望遠鏡科学研究所の研究者を中心とした研究チームが発表した今回の研究では、遠方にある星の前を別の星が通過するとき、遠方にある星からの光がどの位曲げられるかで、前方にある星の質量を見積もることができるという現象を、ハッブル宇宙望遠鏡を用いて初めて観測することに成功したというものだ。

画像

[Credits: NASA, ESA, and A. Feild (STScI)]

観測した星は、地球から17光年離れたところにある太陽に6番目に近い星「スタイン2051 B(Stein 2051 B)」と呼ばれる白色矮星で、星の年齢は約27億年と見積もられている。白色矮星というのは、質量が太陽の3倍以内の恒星が水素の核融合反応を終えた残骸だ。研究チームは、遠方の星の前を横切っているこの白色矮星のそばを通った遠方の星からの光が曲げられて、本来の位置からずれて観測される現象を詳細に観測した。その結果、白色矮星が最も近づいた時で、そのずれは角度にしてわずか2ミリ秒だった。この僅かなズレは、例えて言えば、2400km離れたとことから10円玉の上を這っているアリを観測するようなもので、1919年にエディントン卿が観測した値(1.6秒角)より1/1000も小さい値だ。

この角度のズレの測定値から計算した白色矮星の質量は太陽の質量の68%で、白色矮星の質量についての理論ともマッチしているという。白色矮星の質量には理論的な上限があり、1935年に、インド生まれのアメリカの天体物理学者スブラマニアン・チャンドラセカール(Subrahmanyan Chandrasekhar、1910 - 1995)によって初めて提唱されたもので、チャンドラセカール限界(Chandrasekhar Limit)と呼ばれている。

今回の成果は、他の方法では簡単には測定できない天体の質量を求める新たなツールを提供し、燃え尽きた星の構造と組成についての理論に新たな知見をもたらすものだという。研究者たちは、今後は、プロキシマ・ケンタウリのような太陽系に最も近い星で、同様の観測を計画しているようだ。今後の結果も期待されるのだ。

関連記事はこちら。
AFPBB Newsの記事:http://www.afpbb.com/articles/-/3131260
NASAの記事:https://www.nasa.gov/feature/goddard/2017/hubble-astronomers-develop-a-new-use-for-a-century-old-relativity-experiment
宇宙望遠鏡科学研究所のニュースリリース:http://hubblesite.org/news_release/news/2017-25

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