アルマ望遠鏡,完璧なアインシュタインリングを観測

国立天文台は2014年10月,アルマ望遠鏡を用いて,117億光年かなたの銀河SDP.81を解像度0.023秒角(人間の視力に換算すると2600)で鮮明に写し出すことに成功した(ニュースリリース)。

この銀河はより手前にある銀河の重力によってその姿がゆがめられているが(重力レンズ効果),これほど完全な円形の重力レンズ像が得られるのは珍しい。また,同時期に観測された小惑星ジュノーの高解像度画像も公開した。こちらの解像度は0.04秒角(視力1500)であり,約3億km離れたジュノーの地表で60kmのサイズが見分けられるほど解像度が高い。この観測ではジュノーが自転する様子がはっきりとらえられており,その表面の性質の場所による違いも明らかになった。

DP.81はハーシェル赤外線宇宙望遠鏡で発見された銀河で,私たちが住む天の川銀河の約500倍のペースで星を生み出す「爆発的星形成銀河」のひとつ。SDP.81は地球から117億光年の距離にあるが,その間(地球から35億光年の距離)にある別の銀河の巨大な重力によってSDP.81から来る光がゆがめられ,その姿は円弧状に引き伸ばされている。アインシュタインが提唱した一般相対性理論の中で予言されたため,こうした円弧は「アインシュタインリング」と呼ばれる。

アルマ望遠鏡は,SDP.81を波長2mm,1.3mm,1.0mmの3波長帯において,塵と一酸化炭素,水分子が放つ電波で観測した。アンテナの間隔は最大で15kmであり,もっとも波長の短い1.0mmの観測での解像度は0.023秒角に達した。観測の結果,重力レンズによって引き伸ばされたSDP.81の像がほぼ完全な円を描いていることがわかった。

一方,過去に行なわれた他の電波望遠鏡による観測では,明るい部分だけしか見えていなかった。これほど完璧なアインシュタインリングが捉えられることは可視光観測でも電波観測でもたいへん珍しく,アルマ望遠鏡の高い解像度と感度によって初めて得られた成果としている。

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