アインシュタインの一般相対性理論によれば、質量は時空の幾何学構造を歪めます。したがって、この時空の曲率に従う光は、銀河や銀河団などの巨大な物体の近くを通過するときに偏向されます。この現象はと呼ばれます重力レンズ。
重力レンズは自然の望遠鏡のように機能し、非常に遠い銀河からの光を増幅し、他の方法ではアクセスできない詳細を明らかにします。この効果のおかげで、天文学者はビッグバンから数億年後の宇宙を観察し、最初の銀河や星の形成を研究することができます。
重力レンズは、その増幅力を超えて、暗黒物質の強力な追跡者です。背景の銀河画像の歪みを分析することで、研究者は、目に見えない成分を含む銀河団内の質量の分布をマッピングすることができます。と呼ばれるこのテクニックは、弱い重力レンズを使用すると、宇宙の大規模な構造を調査し、宇宙形成のモデルをテストすることができます。
一方、強力な重力レンズは、クェーサーなど、遠くにある同じ天体の画像をいくつか生成します。経路と重力ポテンシャルの違いによるこれらの画像間の時間遅延を測定することにより、科学者は宇宙論の基本的なパラメータ、特に宇宙の膨張率を表すハッブル定数 \(H_0\) を制約することができます。これらの独立した測定は、\(H_0\) を推定するさまざまな方法間の電流張力を解決するのに役立ちます。
最後に、重力レンズは、マイクロレンズ現象を介して、ブラック ホールや系外惑星などの小型天体の検出において重要な役割を果たします。したがって、それらはさまざまな天体物理現象への扉を開くと同時に、宇宙を支配する基本的な法則を探求するための中心的なツールであり続けます。
この表は、有名な重力レンズのセレクションを示し、観察された現象の多様性を示しています。強いレンズは複数の画像やアインシュタインリングを生成し、マイクロレンズはコンパクトな物体を明らかにし、弱いレンズは暗黒物質のマッピングを可能にします。それぞれが独自の方法で宇宙の理解に貢献します。
名前 / 呼称 | 親切 | 発見 | 特集 |
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QSO 0957+561 | 強力なレンズ | 1979年 | 最初の複数画像クエーサーが観測された |
アインシュタイン リング ER 0047-2808 | 強力なレンズ | 1998年 | 楕円銀河が作るほぼ完璧なリング |
OGLEプログラム | マイクロレンズ | 1992– | 重力増幅による系外惑星の検出 |
ハッブルフロンティアフィールド | 弱いレンズと強いレンズ | 2014年 | 大規模な銀河団による最遠銀河の観測 |
SDSS J1004+4112 | 強力なレンズ | 2003年 | 銀河団によって生じたレンズ効果の最初のケース、クェーサーの 5 つの画像 |
MACS J1149+2223 | 強力なレンズ | 2014年 | 複数のタイムシフト画像を通じてレフスダル超新星を観察できる |
宇宙の蹄鉄 | 強力なレンズ | 2007年 | 巨大銀河によって引き起こされた馬蹄形の構造 |
バレットクラスター (第1E 0657-56) | 弱いレンズ | 2006年 | 可視質量と重力質量の分離による暗黒物質の間接的な証拠 |