【天体物理学】東大、アルマ望遠鏡と重力レンズ望遠鏡のかけ合わせでモンスター銀河の内部構造を解明 : ジオろぐ

1: もろ禿 ◆SHINE.1vOk もろ禿HINE! ★＠＼(^o^)／ 2015/06/09(火) 08:07:41.05 ID:???.net

日経プレスリリース
http://release.nikkei.co.jp/detail.cfm?relID=388456&lindID=5
http://release.nikkei.co.jp/attach_file/0388456_01.pdf

（前略）

４．発表内容：
　（１）研究の背景・先行研究における問題点
　　重力レンズ効果とは、アインシュタインの一般相対性理論によって予言される、質量が時空の歪みを介して光路を曲げる現象です。重力レンズ効果は、非常に重い天体の周囲で必ず生じ、その向こう側の天体の見かけの姿を拡大・増光する性質があります。このため、宇宙初期の銀河やブラックホール、暗黒物質を研究するための手段として、この重力レンズが頻繁に利用されています。なかでも、距離の異なるふたつの銀河が視線方向にほぼ完全に重なるときにだけ生じる「アインシュタイン・リング」は、より遠いほう（背景）の銀河の詳細な構造を拡大して観察したり、手前（前景）の銀河がもつ恒星やブラックホールなどの質量を測定したりできるため、たいへん強力なツールです。
　　このような状況のもと、２０１５年２月にアルマ望遠鏡が撮像したモンスター銀河「SDP．８１」の科学データが、世界同時公開されました。SDP．８１は、うみへび座の方向、地球から距離１１７億光年に位置する爆発的に恒星を生み出している銀河で、その手前に位置する距離３４億光年の銀河の重力によって、その姿がリング状に引き伸ばされています（アインシュタイン・リング）。アルマ望遠鏡の画像データは、（a）恒星や惑星の材料となる低温の分子ガスや塵が放射する波長１ミリメートルの電波（ミリ波）を高い感度で検出し、（b）ハッブル宇宙望遠鏡の解像度をしのぐ０．０２３秒角（人間の視力で２６００に相当）という高い解像度で取得されました（図２）。このデータには背景のモンスター銀河や前景銀河のブラックホールの謎を解く鍵が秘められていると期待されていたため、世界中の研究者が高い関心を寄せていました。しかし、アインシュタイン・リングは完全な円弧ではなく、屈曲していたり分裂していたり細かい粒を持っていたりするなど、構造があまりに精緻かつ複雑なため、物理的な解釈は困難をきわめました。

2: もろ禿HINE! ★＠＼(^o^)／ 2015/06/09(火) 08:07:58.78 ID:???.net

　（２）研究内容
　　そこで、東京大学理学系研究科の田村陽一助教と大栗真宗助教および国立天文台の研究グループは、SDP．８１をもっとも精緻に再現できる重力レンズ効果モデルを、世界に先がけて作り上げました。このモデルでは、SDP．８１周辺の重力場の歪みを高精度で補正した、いわば重力レンズの乱視矯正を独自にとりいれることにも成功しました。この結果、重力レンズ効果によって拡大されたSDP．８１の詳細な内部構造を解明しただけでなく、重力レンズ効果を引き起こしている手前の銀河に超巨大ブラックホールが存在することを世界で初めて示しました。
　　まず、アインシュタイン・リングの複雑な微細構造は、モンスター銀河SDP．８１の内部構造を反映していました。モデルを用いたレンズ像の再構築（図１囲み・動画）を行ったところ、差し渡し２００～５００光年の塵の雲が、およそ長さ５０００光年の楕円状の領域に複数分布していることがわかりました（図３）。この塵の雲は、巨大分子雲【注５】と呼ばれる、恒星や惑星が生まれる直接的母体だと考えられます。図４に示すように、SDP．８１の内部に見つかった巨大分子雲のサイズは、銀河系や近傍の銀河に見られるものと同程度だということがわかります。１１７億光年もの距離に位置する銀河の内部構造が、これほど高い解像度で解明されたのは初めてです。
　　さらに興味深いのは、アインシュタイン・リングの中央に出現することが予想される背景銀河の「中心像」の高感度探査が可能となった点です。図５に、前景銀河の中心に超巨大ブラックホールが存在すると、背景銀河の中心像がどのように見えるかを示しました。前景銀河にブラックホールが存在すると、それがおよぼす重力レンズ効果によって、中心像だけが著しく暗くなります。これを逆手に取ると、中心像の明るさから、前景銀河のブラックホールの重さを量ることができます。今回のアルマ望遠鏡の観測によって、SDP．８１の中心像がきわめて暗いことが示されました。これは、前景銀河の中心に、太陽質量の３億倍以上におよぶ超巨大ブラックホールが存在することを意味します。

　（３）社会的意義・今後の予定
　　背景を拡大することができる重力レンズ効果は、いわば天然の望遠鏡です。本研究によって、世界最高水準の解像度と感度をほこるアルマ望遠鏡と重力レンズを組み合わせることで、人間の視力に換算して１３，０００というきわめて高い解像度が達成できることが示されました。また、背景のアインシュタイン・リングを詳細に分析することで、重力レンズ効果を引き起こす銀河の詳細な構造（質量分布）を逆算し、超巨大ブラックホールの質量をより直接的に推定することも可能になりました。今後は、視力１０，０００を超える高い解像度と微弱な信号も逃さないアルマ望遠鏡と重力レンズの組み合わせによって、なぜモンスター銀河が形成されるのか、どのように超巨大ブラックホールが成長するかが明らかになると期待されます。

（以下略）

10: もろ禿HINE! ★＠＼(^o^)／ 2015/06/09(火) 18:32:33.03 ID:???.net

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別ソース

117億光年彼方のモンスター銀河の内部構造を解明 - 東大と国立天文台 | マイナビニュース
http://news.mynavi.jp/news/2015/06/09/472/