宇宙は、爆発する星、銀河の形成、あらゆる方向にブラックホールを融合するなどの信じられないほどのイベントを備えた広大で複雑なタペストリーです。何世紀にもわたって、このタペストリーを主に電磁波または光を調べて、最初はX線やガンマ光線など、目に見える光、最終的には他の形の光を備えています。しかし、近年、科学者は、特に大規模な宇宙衝突やその他の高エネルギーイベントによって引き起こされる時空の波紋である重力波の検出により、宇宙を観察する新しい方法を獲得しています。これは、光よりも多くの情報源を持つ宇宙での出来事を観察することができたマルチメス席の天文学の夜明けでした。
現在、天文学および天体物理学のための大学間センター（IUCAA）の研究者を含む研究者の国際チーム、プネ、 @Iucaapuneは、マルチメッセンガーの重力レンズとして知られるエキサイティングな新しいフロンティアを探求しています。この方法は、宇宙を見るさまざまな方法と重力レンズと呼ばれる現象を組み合わせています。重力レンズは、星、銀河、銀河のクラスターなどの巨大なオブジェクトが私たちと遠くの源の間に座っているときに起こります。その重力は、光源からの光とその他の信号の経路を曲げ、巨大な宇宙の虫眼鏡のように機能します。この曲げは、遠くのソースの複数の画像を作成し、それよりも明るく見えるようにし、異なる画像をわずかに異なる時期に地球に到達させることさえできます。
知っていましたか？宇宙論的距離で最初に確認された重力レンズオブジェクトは、1979年に発見されたクエーサーペアでした。
Journal Philosophical Transactions of the Royal Society A Aに掲載された新しい研究は、マルチメス席の重力レンズの急速に成長している分野を紹介しています。重力波、ガンマ線から電波までの光などの信号を組み合わせることで、ニュートリノでさえ、重力でレンズされている遠い宇宙の出来事を発見して研究するのに役立つことを強調しています。これらのイベントはしばしば一時的または可変です。つまり、超新星（爆発する星）、キロノフ（中性子星の合併からの光）、ガンマ線バースト（GRB）、ブラックホールと中性子星の合併（コンパクトバイナリcoaleCeancesまたはCBCSと呼ばれる）など、時間の経過とともに変化します。科学者は、これらのレンズの多いマルチメス席イベントを研究することで、物理学、天文学、宇宙論における最大の未回答の質問のいくつかに取り組むことを望んでいます。
この論文は、さまざまな宇宙メッセンジャーがさまざまな種類の情報を提供することを説明しています。光学および赤外線望遠鏡からの光は、空の正確な場所を与えてくれます。一方、重力波、ガンマ光線、電波は、信号が到着したときのタイミングや測定に最適です。重力レンズは、かすかな遠く離れたソースを拡大し、検出可能にし、異なる時期に到達するのと同じイベントの複数のコピーソースを作成できます。重力波やガンマ線の正確なタイミングを光学望遠鏡からの正確な位置情報と組み合わせることにより、科学者は、初期検出信号が位置を正確にしていなくても、レンズ付きソースとそのホスト銀河を信じられないほどの精度で特定できます。この相乗効果は、新しい発見のロックを解除するための鍵です。
研究者たちは、マルチメス席の重力レンズが、重力自体の性質のように基本的な物理学をテストするユニークな機会を提供することを発見しました。アインシュタインの一般相対性理論は、重力波がどのように移動してレンズを貸すべきかを予測しています。科学者は、特に同じイベントからのレンズ付き光とともに、重力波を観察することにより、巨大な宇宙距離で重力が予想どおりに動作するかどうかを確認できます。また、中性子星の合併GW170817などのイベントからの画期的な測定値に基づいて、光と比較して重力波の速度のようなものにより厳しい制限を設けることができます。レンズは信号の複数のパスを提供し、これらの理論をテストするためのより多くのデータポイントを提供します。
マルチセンガーレンズは、宇宙論の強力なツールでもあります。宇宙の起源、進化、構造の研究です。科学者は、レンズ付き過渡の複数の画像間の時間遅延を測定することにより、ハッブル定数として知られる宇宙の膨張率を測定する新しい方法を見つけることができます。これは特にエキサイティングです。なぜなら、さまざまな方法からのハッブル定数の現在の測定は完全に同意しないからです。意見の相違はしばしば宇宙論の危機と呼ばれ、宇宙の現在の理解の最大の謎の1つです。マルチメスガスレンズは、この緊張を解決するのに役立ちます。
レンズはまた、宇宙の問題の大部分を構成する神秘的な物質である暗黒物質をプローブするのにも役立ちます。レンズが信号にどのように影響するかを研究することで、特に小規模（マイクロレンズ）で、科学者はスバロスと呼ばれる小さなものを含む暗黒物質の塊の分布と特性について学ぶことができます。
さらに、マルチメスガスレンズは、宇宙のソースの物理学に新しいウィンドウを開きます。たとえば、中性子の星の合併からレンズ付きキロノフを観察することで、科学者がこれらの出来事から早期のかすかな光を見ることができます。これは、密な核物質の極端な物理学を理解するために重要です。
レンズはまた、ガンマ線バーストによって打ち上げられた強力なジェットの構造を調査するのに役立ち、速い無線バースト（神秘的な、短い無線フラッシュ）がコンパクトなオブジェクトの合併にリンクされているかどうかを潜在的に明らかにします。ブラックホールと中性子の星の合併の場合、レンズは大量のギャップに陥るように見えるイベントを特定するのに役立ちます。これらのオブジェクトが通常の恒星進化から形成されないと予想される質量の範囲です。科学者は、レンズによって引き起こされる倍率を考慮することにより、ソースの真の質量を決定できます。また、レンズは、これらのイベントのホスト銀河を、高い赤方偏移でさえ特定するのに役立ち、これらの宇宙の大変動がどこでどのように発生するかについての手がかりを提供します。
速い無線バーストは非常に神秘的であるため、科学者はまだそれらの原因となるものを議論しており、マルチメスガンガーのレンズはパズルの解決に役立つかもしれません。
ただし、この論文は重要な課題も指摘しています。候補者のレンズ付きマルチメス席イベントを特定するには、異なる望遠鏡と検出器からの膨大な量のデータをふるいにかける必要があります。 GWまたはガンマ線装置によって検出されたイベントの正確な位置を特定することは、多くの場合、空の不確実性があることがよくありますが、光学望遠鏡でレンズ付き画像を見つけるためには重要ですが、重要です。レンズ銀河とクラスターの特性を理解することも複雑であり、レンズ付き信号の解釈に影響します。また、さまざまなタイプのシグナル、特に小さなスケール（マイクロレンズ）や、信号が時間内に重複する場合、さまざまなタイプの信号に対するレンズの影響を正確にモデル化するなど、理論的な課題もあります。これらのハードル、検出器の感度の急速な進歩にもかかわらず、Vera C. Rubin天文台やユークリッドなどの新しい調査からの既知の重力レンズの大きなカタログ、および改善された分析技術は、今後5〜10年でエキサイティングな発見への道を開いています。
最終的に、この研究は、宇宙を強力な新しい方法で見ることができるすべての方法を組み合わせることにより、宇宙に関する知識の境界を押し広げます。科学者たちは、マルチメス席の重力レンズを使用して、コスモス、暗黒物質とエネルギーの性質、ブラックホールと中性子星の極端な物理学を支配する基本的な力について、前例のない洞察を得ています。これらの発見は、私たちが宇宙での私たちの場所と、それが何十億年もの間にどのように進化したかを理解するのに役立ちます。
#重力レンズはマルチメス席の天文学の新しいフロンティアを開きます