6億光年！科学者たちは最も近いアインシュタインリングを発見した。その背後にはどんな秘密が隠されているのでしょうか?

アインシュタインリング

少し前に「科学者が最も近いアインシュタインリングを発見した」というニュースを見ました。 「アインシュタインリング」とは何ですか?それを発見しても何の役に立つのでしょうか?

簡単に言えば、アインシュタインリングは特別な天文現象です。アインシュタインは一般相対性理論を提唱して間もなく、地球と別の明るい天体（より遠くの銀河など）の間に巨大な天体（銀河や銀河団など）があり、その 3 つがほぼ正確に一直線に並んでいる場合、巨大な天体の重力場によって遠くの光源から放射される光が曲がるだろうとすぐに予測しました。この効果は「重力レンズ」効果と呼ばれます。

重力レンズは、その規模と効果に応じて、マイクロレンズ、弱い重力レンズ、強い重力レンズに分類されます。マイクロレンズ効果は、一般的に恒星クラスの天体によって引き起こされます。光の偏向は非常に弱いです。通常の状況では、レンズによって形成された画像を直接観察することはできません。天体の明るさが一瞬だけ増すのが見られます。弱い重力レンズ効果は規模が大きく、通常は銀河全体によって引き起こされるため、より顕著です。最も明白なものは強い重力レンズであり、その前景の物体は通常、巨大な銀河団（または少なくとも大きな楕円銀河）です。これらの物体は通過する光を著しく歪めるほどの大きさがあり、背景の光源の複数の画像を作成することさえできます。

たとえば、有名な「アインシュタインの十字」は、前景の天体の周囲に、背景の光源が上下左右に 4 つの像を描き出すものです。つなげると「十字架」のように見えることから「アインシュタインの十字架」と呼ばれています。前景の物体の質量分布が比較的均一で対称性が高く、背景の光源が比較的大きい場合（小さな光点ではなく、より大きな光点）、強い重力レンズによって背景の光源が光点から直接リングに変化することさえあり、これが「アインシュタインリング」です。

これらの現象は数百年前に予測されていましたが、技術的な制限により、当時の人々は観察によってそれを検証することができませんでした。その後、電波天文学が発展し、1988年に天文学者が超大型干渉電波望遠鏡 (VLA) を使って最初のアインシュタインリング (MG1131+0456) を発見しました。しかし、無線で検出されたため、その信憑性は当時完全には確認されていませんでした。その後、光学望遠鏡の進歩により、ついに光学帯域内にアインシュタインリングが発見されました。たとえば、1998 年にハッブル望遠鏡によって発見された B1938+666 は、アインシュタイン リングの最初の明確な発見と考えられています。ハッブル望遠鏡の助けを借りて、天文学者たちは後にさらにいくつかのアインシュタインリングを発見した。

現在では、2023年に打ち上げられたユークリッド望遠鏡など、重力レンズの検出に優れた望遠鏡が実際に存在します。つい最近、天文学者がユークリッドのデータの中に特別なアインシュタインリングを偶然発見しました。特別なのは、これまで発見されたリングはすべて数十億光年以上離れているのに対し、この新しく発見されたリングは地球からわずか6億光年（z=0.042）しか離れておらず、これまでで最も近いリングとなっていることです。

注: 「6 億光年」という距離は、実際には前景の物体の距離 (つまり、楕円銀河 NGC 6505 から地球までの距離) を指しており、歪んだ画像内の実際の物体は、実際には楕円銀河の背後にあるさらに遠い銀河であり、地球から 44.2 億光年離れています (z=0.406)。前方の「拡大鏡」（NGC 6505）がなければ、その背後にある銀河を発見することは決してできないだろうということが分かります。これは、天文学におけるアインシュタインリングと重力レンズの用途の 1 つでもあります。非常に遠くの天体を拡大して、より詳細な情報を見ることができるため、初期宇宙における星の形成や銀河の進化を研究する上で非常に重要です。

この記事は科学普及中国創造育成プログラムの支援を受けた作品です。

著者: リンボが宇宙について語る

査読者：中国科学院国立天文台研究員 郭立軍

制作：中国科学技術協会科学普及部

制作：中国科学技術出版有限公司、北京中科星河文化メディア有限公司