宇宙の距離を測るのは困難であり、天文学者は「宇宙距離のはしご」と呼ばれる複数の方法とツールに依存している。特に重要なツールの1つはIa型超新星だ。これは連星系で発生する。連星系では、一方の星（白色矮星）が伴星（多くは赤色巨星）の物質を消費し、チャンドラセカール限界に達して自らの質量で崩壊してしまうため、Ia型超新星が発生する。これらの星が大規模な爆発で外層を吹き飛ばすと、一時的に背景のすべてを上回って輝くのだ。
ストックホルム大学オスカル・クライン・センターのAriel Goobar氏が率いる国際研究チームは、最近の研究で、珍しいIa型超新星SN Zwicky（SN 2022qmx）を発見した。これは、Einsteinの一般相対性理論で予言されていた、手前に重力レンズがあると遠くの物体からの光が増幅されるという珍しい現象だ。これは、非常に珍しい2つの天文現象が偶然にも重なったということで、研究チームにとって大きな成果だった。
研究チームは、オスカー・クライン・センター、カブリ宇宙論研究所、ケーヒル天体物理学センター、赤外線処理解析センター（IPAC）、ローザンヌ工科大学（EPFL）、天体物理学学際探査研究センター（CIERA）、リヨン天体物理学研究センター、NASAゴダード、宇宙望遠鏡科学研究所（STScI）などの複数の研究者から構成されている。今回の成果を記した研究論文は、このほど『Nature Astronomy』に掲載された。
最初の検出は、カリフォルニア州のパロマー天文台にあるZwicky Transient Facility (ZTF) を使って行われた。この施設は、1930年代に暗黒物質の存在を初めて理論化した天文学者、Fritz Zwickyにちなんで命名された。数週間後、研究チームはハワイ・マウナケア山頂のW.M.ケック天文台の補償光学装置（AO）と、チリのパラナル天文台の超大型望遠鏡（VLT）で観測した。観測された明るさから、Goobar氏らは強いレンズ効果を観測していると仮説を立てた。
今回の追跡観測とハッブル宇宙望遠鏡の画像から、この仮説が裏付けられ、超新星を25倍に拡大した前景の銀河による多重像のレンズ効果が確認された！この偶然の発見は、超新星SN Zwickyをより詳細に研究し、重力レンズの謎をさらに解明することができるなど、天文学者に多くの機会を与えてくれる。ストックホルム大学のプレスリリースによると、Goobar氏は次のように説明している：
「SN Zwickyの発見は、現代の天文機器の驚くべき能力を示すだけでなく、私たちの宇宙を形作る基本的な力を理解するための探求において重要な前進を意味します」。
しかし、このことの意味は、この2つの現象にとどまらない。Ia型超新星の研究は、宇宙が加速度的に膨張していることを天文学者に認識させたのだ。この発見により、発見チームは2011年のノーベル物理学賞を受賞した。この賞は、Saul Perlmutter（超新星コスモロジープロジェクト）と、Brian P. SchmidtとAdam G. Reiss（高z超新星探索チーム）の共同受賞で分けられた。このため、Zwicky超新星の観測は、この加速膨張の原動力は何かという謎を解明する上で、天文学者の助けとなる可能性がある。
ストックホルム大学の博士研究員で、この研究の共著者であるJoel Johansson氏は、「SN Zwickyの極端な拡大により、遠方のIa型超新星爆発の特性を研究する前例のない機会が与えられました。さらに、天文学者がダークマターのベールを脱ぎ、宇宙の終わり方（ビッグクランチ、ビッグリップ、ヒートデスなど）に関する理論に貢献する可能性もあります」と、述べている。
論文
- Nature Astronomy: Uncovering a population of gravitational lens galaxies with magnified standard candle SN Zwicky
参考文献
- Stockholm University: Rare gravitational lens splits light of distant supernova into four images
研究の要旨
重力レンズ超新星を検出することは、天文学の最大の課題のひとつだ。それは、遠くの銀河で起こる恒星爆発の過渡的な信号をとらえ、観測者の方に光を偏らせる、ほぼ完全に整列した前景銀河を通して観測するという、非常に珍しい2つの現象の組み合わせだ。ここでは、他に類を見ない大視野を持つZwicky Transient Facilityによる高精度の光学観測が、多重撮像されたIa型超新星SN Zwicky（SN2022qmxとしても知られる）を検出することにつながったことを説明する。この超新星は、Ia型超新星の標準的なろうそく型超新星であることから、約25倍に拡大されて発見されました。ケック望遠鏡による高空間分解能イメージングでは、Einstein半径がθE = 0.167″しかなく、到着時間もほぼ同じであることから、非常に小さな角度間隔で超新星の4つの画像を分離した。θEが小さく、レンズ銀河が暗いというのは非常に珍しいことで、銀河系規模の重力レンズの性質（銀河の下部構造の影響を含む）を完全に特徴付けるためには、超新星の重要性が浮き彫りになった。
この記事は、MATT WILLIAMS氏によって執筆され、Universe Todayに掲載されたものを、クリエイティブ・コモンズ・ライセンス（表示4.0 国際）に則り、翻訳・転載したものです。元記事はこちらからお読み頂けます。
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