新たに発見された数十の重力レンズは、古代の銀河と暗黒物質の性質を明らかにする可能性があります

古代の銀河だけでなく暗黒物質の塊も重力レンズとして働くので、重力レンズの場所が特定できれば質量も推定できる。遠方の銀河から順に質量変化を追えれば銀河の進化が分かる。以下、機械翻訳。
新たに発見された数十の重力レンズは、古代の銀河と暗黒物質の性質を明らかにする可能性があります
さらに何千もの潜在的なレンズが評価を待っています
今年初め、機械学習アルゴリズムは、ビッグバン以降の銀河の進化を図表化する能力を変える可能性のある最大 5,000 の潜在的な重力レンズを特定しました。

現在、ASTRO 3D と UNSW シドニーの天文学者 Kim-Vy Tran とその同僚は、ハワイのケック天文台とチリの超大型望遠鏡を使用して、77 個のレンズを評価しました。彼女と彼女の国際チームは、77 のうち 68 が広大な宇宙距離にまたがる強力な重力レンズであることを確認しました。
ハッブル宇宙望遠鏡で撮影されたぼやけた銀河の 12 枚の画像。 各画像は 1 つの銀河を中心としており、その周りには重力レンズ効果のある銀河も含まれています。 各パネルには、前景とレンズ付き銀河までの距離もあります。
AGELサーベイからの重力レンズの写真。写真は前景の銀河を中心としており、天体名が含まれています。各パネルには、前景の銀河 (zdef) と遠方の背景銀河 (zsrc) までの確認された距離が含まれています。
この 88% という成功率は、アルゴリズムが信頼できるものであり、何千もの新しい重力レンズを手に入れることができることを示唆しています。今日まで、重力レンズは見つけるのが難しく、日常的に使用されているのは約 100 個にすぎません。
アストロノミカル ジャーナルに本日掲載されたKim-Vy Tran の論文は、ASTRO 3D およびスウィンバーン大学のデータ科学者であるコリン ジェイコブス博士によって開発された畳み込みニューラル ネットワークを使用して以前に特定された強い重力レンズの分光学的確認を示しています。
この作品は、ASTRO 3D Galaxy Evolution with Lenses (AGEL) 調査の一部です。
「私たちの分光法により、重力レンズの 3D 画像をマッピングして、それらが本物であり、単なる偶然の重ね合わせではないことを示すことができました」と、3 次元の全天天体物理学 (ASTRO3D) およびニューサウスウェールズ大学 (UNSW)。
「AGEL での私たちの目標は、年間を通じて北半球と南半球の両方から観測できる約 100 の強い重力レンズを分光的に確認することです」と彼女は言います。
この論文は、オーストラリア、米国、英国、チリの研究者との世界中にわたる共同研究の成果です。

この作業は、特定のデジタル署名を探すアルゴリズムの開発によって可能になりました。
「ほんの一握りのレンズに比べて、何千ものレンズを識別することができました」と Tran 博士は言います。
重力レンズ効果は、光がレンズを通過するのと同じように、宇宙の巨大な物体の周りで光が曲がると予測したアインシュタインによって現象として最初に特定されました。
そうすることで、他の方法では見ることができない銀河の画像を大幅に拡大します。
天文学者が遠く離れた銀河を観察するために長い間使用してきましたが、そもそもこれらの宇宙用拡大鏡を見つけることは失敗と失敗でした.
「これらのレンズは非常に小さいため、ぼやけた画像があると、実際に検出することはできません」と Tran 博士は言います。
これらのレンズにより、何百万光年も離れた物体をより明確に見ることができますが、宇宙の大部分を構成する目に見えない暗黒物質も「見る」ことができるはずです。
「質量の大部分が暗いことはわかっています」とトラン博士は言います。「質量が光を曲げていることはわかっているので、光がどれだけ曲げられているかを測定できれば、そこにどれだけの質量がなければならないかを推測できます。」
さまざまな距離にさらに多くの重力レンズを配置することで、ほぼビッグバンまでさかのぼるタイムラインのより完全なイメージが得られます。
「拡大鏡が多ければ多いほど、これらのより遠くの物体を調査できる可能性が高くなります。非常に若い銀河の人口統計をより正確に測定できることを願っています」と Tran 博士は言います。
「そして、これらの非常に初期の最初の銀河と私たちの間のどこかで、非常に多くの進化が起こっており、小さな星形成領域が元のガスを太陽への最初の星、つまり天の川に変換します。
「したがって、これらのレンズをさまざまな距離で使用すると、宇宙のタイムラインのさまざまな時点を見て、最初の銀河と現在の間で時間の経過とともに物事がどのように変化するかを本質的に追跡できます。」

トラン博士のチームは世界中に広がり、各グループが異なる専門知識を提供しました。
「さまざまな大学の人々と協力できることは、最初にプロジェクトを設定するためにも、現在すべてのフォローアップ観察を継続するためにも、非常に重要です」と彼女は言います。
メルボルン大学の Stuart Wyithe 教授であり、3 次元の全天天体物理学 (Astro 3D) の ARC センター オブ エクセレンスの所長は、それぞれの重力レンズはユニークであり、何か新しいことを教えてくれると述べています。
「美しい天体であるだけでなく、重力レンズは、他の技術では観測できない非常に遠い銀河で質量がどのように分布しているかを研究するための窓を提供します。空のこれらの新しい大規模なデータセットを使用して多くの新しい重力レンズを検索する方法を導入することにより、チームは銀河がどのように質量を得るかを確認する機会を開きます」と彼は言います.
Swinburne 大学の Karl Glazebrook 教授と論文の共同科学リーダーである Tran 博士は、これまでの研究に敬意を表した。
「このアルゴリズムは、Swinburne の Colin Jacobs 博士によって開発されました。彼は何千万もの銀河の画像をふるいにかけ、サンプルを 5,000 にまで絞り込みました。成功率がこれほど高いとは夢にも思いませんでした」と彼は言います。
「現在、ハッブル宇宙望遠鏡でこれらのレンズの画像を取得しています。それらは、驚くほど美しい画像から非常に奇妙な画像までさまざまであり、理解するにはかなりの努力が必要です。」
この論文の共同科学のリーダーであるカリフォルニア大学デービス校のタッカー・ジョーンズ准教授は、この新しいサンプルを「宇宙の歴史の中で銀河がどのように形成されるかを知る上での大きな一歩」と説明しました。
「通常、これらの初期の銀河は小さなぼやけた塊のように見えますが、レンズ倍率により、はるかに優れた解像度で構造を見ることができます。これらは、最も強力な望遠鏡が初期宇宙の可能な限り最高のビューを提供するための理想的なターゲットです」と彼は言います.
「レンズ効果のおかげで、これらの原始銀河がどのように見えるか、それらが何でできているか、周囲とどのように相互作用するかを知ることができます。」
この研究は、ニューサウスウェールズ大学、スウィンバーン工科大学、オーストラリア国立大学、カーティン大学、オーストラリアのクイーンズランド大学、カリフォルニア大学デービス校、米国のカリフォルニア大学の研究者と共同で実施されました。英国のポーツマス、チリ大学。
3 次元の全天天体物理学のための ARC センター オブ エクセレンス (ASTRO 3D) は、オーストラリア研究評議会 (ARC) と 6 つの協力するオーストラリアの大学 (オーストラリア国立大学、シドニー大学、メルボルン大学、スウィンバーン工科大学、西オーストラリア大学、カーティン大学。