天文学者 発表した NASA のハッブル宇宙望遠鏡を使って、星の死体の質量を初めて直接測定したことを木曜日に発表しました。 しかし、ここにキッカーがあります: 彼らは、1世紀以上前にアルバート・アインシュタインの一般相対性理論によって予測された、重力マイクロレンズと呼ばれる心を曲げる宇宙効果を利用することによってそれを行いました.
このハッブルの成果は、そのような効果を使用して、私たち自身の太陽以外の単一の孤立した星を測定した初めてのことです。
マイクロレンズについてはすぐに説明しますが、ここでは白色矮星の歴史的な測定値に関する簡単な統計を示します。
まず、LAWD 37 という名前です。「ああ、彼が来る「ねこミーム。ごめんなさい。
第二に、ハッブルの観測によると、燃え尽きた太陽のような星の超高温で生き残ったコアであるこの孤独な星体は、私たちの太陽の質量の 56% であるように見えます。 研究チームによると、この数字はLAWD 37に関する以前の理論的予測と一致しており、白色矮星の構造と組成に関する現在の理論の多くを固めているため、これは非常に安心です. 白色矮星を理解することは、私たちが宇宙を理解する上で非常に重要です。
「白色矮星は、星がどのように進化するかについての手がかりを与えてくれます。いつの日か、私たち自身の星が最終的に白色矮星になるでしょう。」王立天文学会、 声明で述べた.
特にこの白色矮星は、約 15 光年離れたところにあるため、多くのデータが得られていると McGill 氏は説明します。 「しかし、パズルの欠けているピースは、その質量の測定値でした。」 ありがたいことに、私たちは今その作品も持っています。
そこでアインシュタインの理論の出番です。
重力マイクロレンズ効果とは何ですか?
1900 年代初頭に誕生して以来、科学者たちは、アインシュタインの驚くべき一般相対性理論に完全に魅了され続けてきました。この理論は、私たちの宇宙の広がりが空間と時間の具体的な糸で物理的に織り込まれているという奇妙な前提に基づいています。
何十年にもわたる専門家が抜け穴を見つけようとしているにもかかわらず、一般相対性理論はまだ反証されていないだけでなく、私たちの宇宙で起こる最も奇妙なことのいくつかを説明しています. 送信するブラックホールの衝突のようなもの 宇宙に反響する重力波、 と 地球の軌道上と土壌上では時間の進み方が異なる.
しかし、天文学者が好む一般相対性理論の効果の 1 つは、遠い宇宙の光が、銀河団などの巨大でコンパクトな天体によって生成された極端な重力プールの存在を通過するときに、曲がったり、ねじれたり、ゆがんだりするように見えることです。 これは重力レンズ効果と呼ばれ、より小規模な重力マイクロレンズ効果と呼ばれています。
重力レンズ効果は、天文学にとって重要な現象です。なぜなら、それらの歪んだ光ビーム (たとえば、星) を放出しているものは何でも、他の方法では見ることができない観察者には拡大して見えるからです。 反対に、逆方向に作業することで、光のビームが歪んでいる原因についての情報を推測できます。
後者は、まさに McGill と仲間の研究者が利用したものです。
このアーティストのイラストは、白色矮星の重力がどのように空間をゆがめ、その背後にある遠くの星の光を曲げるかを示しています。
NASA、ESA、アン・フィールド
まず、天文学者は、ヨーロッパ宇宙機関のガイア衛星 (現在、天の川銀河の驚くほど詳細な地図を作成しようとしている装置) を使用して、重力マイクロレンズ効果が発生している可能性が高いときにハッブルが LAWD 37 を探すためにどこを見るべきかを判断しました。
それから彼らは、背景の星からの光が LAWD 37 の後ろを通過するのを観察しました。
チームは最終的に、LAWD 37 の存在下で背景の星の光がどのように変化するかの重要なパラメーターを把握し、演繹法を通じて、どのタイプの星の質量がそのような変化をもたらすかを学びました。 そこにあります。
この図は、白色矮星の質量を測定するためにマイクロレンズがどのように使用されたかを示しています。 挿入ボックスは、2019 年に矮星が背景の星の前をどのように通過したかをプロットしています。青い波線は、地球から見た空を横切る矮星の見かけの動きをたどっています。
NASA、ESA、Peter McGill、Kailash Sahu、Joseph DePasquale
「LAWD 37 の質量測定の精度により、白色矮星の質量と半径の関係をテストすることができます」と McGill 氏は述べています。 「これは、この死んだ星の中の極端な条件下で物質の特性をテストすることを意味します。」
1919 年、アインシュタインが一般相対性理論の概要を説明する論文を発表してからわずか数年後、イギリスの 2 人の天文学者がこの種のレンズ効果を利用して、日食中の太陽の質量を同様に観察しました。 それは史上初の実験的なものと考えられていたので、それは大きな瞬間でした 相対性の証明、NASAによると – しかし、誰かが再び「重力レンズ」をすることができるかどうかは、当時は不明のままでした.
「これらのイベントはまれであり、影響はわずかです」と McGill 氏は述べています。 「たとえば、私たちが測定した効果の大きさは、地球から見た月面での車の長さを測定したようなもので、1919 年の日食で測定された効果の 625 分の 1 です。」
今後も、チームはガイアを使用して、可能な限り多くの星の質量測定値を取得するのに役立つ可能性のある重力マイクロレンズ イベントを予測したいと考えています。 実際、ハッブルの主任研究員で研究の共著者であるカイラス・サフは、NASA の先駆的なジェームズ ウェッブ宇宙望遠鏡を使用して、LAWD 66 という名前の別の白色矮星の観測にすでに取り組んでいます。
JWST がどれほど強力かを考えると、次のレベルの重力マイクロレンズ効果が展開されるのが待ちきれません。