銀河団の重力が歪めた100億光年彼方の銀河の像、ハッブル宇宙望遠鏡が撮影

【▲ 銀河団「MACS J0138.0-2155」による重力レンズ効果を受けた銀河「MRG-M0138」（Credit: ESA/Hubble & NASA, A. Newman, M. Akhshik, K. Whitaker）】

こちらは「くじら座」の方向およそ40億光年先にある銀河団「MACS J0138.0-2155」を捉えた画像です。銀河団とは数百から数千もの銀河が集まっている天体のこと。銀河は1つでも数百億から数千億もの星々が集まっていますから、それが何百、何千と集まる銀河団は途方もない質量を持つことになります。

そんな銀河団の質量がもたらしたある現象が、この画像には明確に映し出されています。画像の中央付近には2つの弧状の天体が見えていますが、これは別々の天体ではなく、どちらも同じ天体から発せられた光が描き出した像です。その正体は、MACS J0138.0-2155よりもさらに遠く、地球からおよそ100億光年先にある銀河「MRG-M0138」です。

MRG-M0138がこのような形に見えているのは、遠くにある天体の像が手前にある天体の重力によって歪んで見える「重力レンズ」効果を受けているからです。この場合、約100億光年先のMRG-M0138から発せられた光の進む向きが、地球との間にある約40億光年先の銀河団MACS J0138.0-2155の重力によって曲げられることで、地球からは歪んで分裂した像に見えるというわけです。

重力レンズ効果はアルベルト・アインシュタインの一般相対性理論によってその存在が予言されていた現象で、像がリング状に見えるものは「アインシュタインリング」、像が十字を描くように分裂して見えるものは「アインシュタインの十字架」と呼ばれることもあります。また、恒星や惑星などの重力によって遠くの恒星などの光が一時的に明るく見える現象は「重力マイクロレンズ」と呼ばれています。

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なお、サウスカロライナ大学のSteven Rodney氏らの研究グループは、「ハッブル」宇宙望遠鏡による2016年と2019年の観測データをもとに、MRG-M0138の4つに分裂した像のうち弧状に見えている部分の3つの像から、Ia型とみられる超新星「AT2016jka」が見つかったことを報告しています。超新星のような突発天体がそれぞれの像に現れるには時間差があり、約20年の時を経た2037年頃には、MRG-M0138の4つ目の像に再びAT2016jkaが現れるとRodney氏らは予測しています（arXivで公開されているプレプリントより）。

冒頭の画像はハッブル宇宙望遠鏡の「広視野カメラ3（WFC3）」と「掃天観測用高性能カメラ（ACS）」による可視光線および赤外線の観測データをもとに作成されたもので、ハッブル宇宙望遠鏡の今週の一枚「Cosmic Lens Flare」として欧州宇宙機関（ESA）から2021年7月19日付で公開されています。

 

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Image Credit: ESA/Hubble & NASA, A. Newman, M. Akhshik, K. Whitaker
Source: ESA/Hubble / arXiv
文／松村武宏