超新星爆発の高精細画像

超遠方の超新星爆発が地球との間にある銀河で集光されて、超新星爆発の増光減光の速度。残骸の拡散の様子が分かる。また、間のレンズ銀河の質量及び質量分布が分かる。以下、機械翻訳。
WM Keck Observatoryが爆発した星の希少な高解像度画像をキャプチャ
2017年4月21日

クレジット：WM KECK OBSERVATORY
WM Keck天文台で近赤外で撮影された重力レンズiPTF16geuタイプ1a超新星の画像 中心に見えるレンズ銀河は、その背後にあるiPTF16geuからの光を歪めて曲げ、同じ超新星（中央銀河の周りに見られる）の複数の画像を生成します。これらの画像の位置、大きさ、明るさは、天文学者がレンズ銀河の性質を推測するのに役立ちます。

マウナケア、ハワイ - 科学者たちは、宇宙が今までに不可能だったほどの精度でいかに速く拡大しているかを測定できるようになりました。

これは、ストックホルム大学（スウェーデン）が率いる国際的な天文学者チームが、重力レンズ型のIa超新星であるiPTF16geuの4つの異なる画像を撮影した後です。
高分解能のビューを得るために、ディスカバリーチームは、WM Keck ObservatoryのOSIRISとNIRC2装置を使用し、近赤外波長のレーザー誘導適応光学を使用しました。
Keck適応光学画像の解像度は、ハワイから見たサンフランシスコの車の個々のヘッドライトを区別できることと同等でした。測定では、iPTF16geuに由来する4つの別々の画像が確認され、その光は地球に到達するまでに43億年も移動したことが確認されました。
「初めて超解像すると、強くレンズをつけた超新星の複数の画像が大きな飛躍です」とストックホルム大学のオスカー・クライン・センターの教授であり、この研究の執筆者でもあるアリエル・ゴバールは語った。「これまで以上に正確に重力の集光力を測定し、今までに見えなかったような物理的スケールを探ることができます。
この研究は、「iPTF16geu：重力撮影型重力レンズタイプ1a超新星」と題され、4月20日にScience誌に掲載されました。
iPTF16geuは、Palomar天文台を使用して空をスキャンし、超新星などの急速に変化する宇宙イベントをほぼリアルタイムで発見する、カルテックが主導する国際プロジェクトである中間パロマー・トランジェント・ファクトリー（iPTF）自動化されたワイドフィールド調査。
iPTF16geuについてのより詳細な情報を収集するために、世界をリードする望遠鏡のいくつかが必要でした。発見チームはKeck Observatoryに加えて、NASA / ESA Hubble宇宙望遠鏡とESO（European Southern Observatory）超大型望遠鏡をチリで使用しました。
「iPTF16geuの発見は、本当に乾草の中でやや奇妙な針を見つけるのが好きです」と、ストックホルム大学の共同研究者で研究者であるRahman Amanullahは語っています。「これは私たちに宇宙についてもう少し明らかにするが、大部分は新たな科学的疑問を引き起こす。
天文学者は毎年何千もの超新星を検出しますが、発見されたもののほんのわずかが重力レンズです。彼らは短時間しか見えないので、それらを見つけることは難しいかもしれません。
「iPTFは超新星候補を発見することで知られているが、超新星がまだ明るいうちに、Keck天文台の最先端の適応光学でそれらを撮像することが鍵となる」とShri Kulkarni、John D.とCatherine T. MacArthur教授、天文学と惑星科学この研究の共同著者でもある。「Keck Observatoryがこのような超新星イベントに直ちに応答することができたので、この発見チームは、iPTF16geuの4つの画像それぞれからの光の立ち上がりと立ち下がりをうまく観察することができました。

標準的な蝋燭は宇宙の拡大の新しい光を分けます
タイプIa超新星は銀河距離を計算するための「標準キャンドル」として使用できるので、この発見は科学者にとって非常に興味深い。
標準的なろうそくは、特定の既知の光量を放出する天体物理的物体である。この場合、物体は、常に同じ絶対輝度で爆発する死ぬ星のクラスであるタイプ1aの超新星である。天文学者がこのような物体の真の光度を知っていれば、地球からの距離を推測することができます。オブジェクトを暗くするほど遠くになります。

重力レンズの倍率
この珍しい発見は、1912年にアルバート・アインシュタインによって最初に予測された現象である重力レンズ効果により可能になりました。遠方の物体の光が前景の銀河団のような巨大な物体を通過すると、重力によって光はレンズを通って曲がります。フォアグラウンドオブジェクトが十分に大きい場合、オブジェクトの背後にあるオブジェクトを拡大します。iPTF16geuの場合、その光は最大50倍に拡大され、その前に銀河によって4つの別々の画像に曲げられました。
発見チームは、iPTF16geuの4つのレンズ画像を分析しました。各画像からの光が地球に移動するのにどれくらいの時間がかかったかを測定しました（各画像で光が同じように曲がらないので、移動時間はわずかです）。宇宙の膨張率を計算するための到達時間の違い - ハッブル定数として知られています。
Schematic of strong gravitational lensing


このアニメーションは、強力な重力レンズ現象を示しています。この効果により、超新星iPTF16geuは通常の状況よりも50倍明るく見え、空に4回見えるようになりました。クレジット：ESA / Hubble / L。Calçada

アダプティブオプティクスについて
WM Keck Observatoryは、地球大気中の乱気流による歪みを除去する画期的な技術である適応光学（AO）分野の著名なリーダーです。Keck天文台は、自然ガイド星（NGS）とレーザーガイド星型適応光学系（LGS AO）の両方の天文学的使用を開拓しました。現在のシステムでは、ハッブル宇宙望遠鏡の3〜4倍のシャープな画像が得られます。

NIRC2について
NIRC2（Near-Infrared Camera、第2世代）は、近赤外波長で非常に鮮明な画像を得るためにKeck II適応光学系と組み合わせて動作し、光学波長でハッブル宇宙望遠鏡によって達成された空間分解能。NIRC2はおそらく、銀河系の中心にある大規模なブラックホールの中心的な証拠を提供するのに役立ちます。天文学者はまた、NIRC2を使って太陽系体の表面特徴をマッピングし、他の星を周回する惑星を検出し、遠方の銀河の詳細な形態を研究する。

OSIRISについて
OH-抑制赤外イメージングスペクトログラフであるOSIRISは、WM Keck Observatoryの "integral field spectrographs"の1つです。この装置は適応光学系の背後で動作し、小型レンズアレイを使用して、10メートルのKeck望遠鏡の回折限界に近い解像度で空の小さな長方形パッチをサンプリングします。OSIRISはパッチ内の各点に赤外線スペクトルを1回の曝露で記録し、遠方の銀河などの小さな物体を観察すると効率と精度が大幅に向上します。これは、銀河形成の初期段階のダイナミクスと組成を特徴付けるために使用されます。


クレジット：ESA /ハブブル、NASA、スローンデジタルスカイサーベイ、パロマー観測/カリフォルニア工科大学
この合成画像は、異なる望遠鏡で見られるように、重力レンズタイプのIa超新星iPTF16geuを示しています。背景画像は、カリフォルニアのパロマー山にあるパロマー天文台で見られる夜空の広視野を示しています。左端の画像は、スローンデジタルスカイサーベイ（SDSS）で観測されたものです。中心の画像は、NASA / ESAハッブル宇宙望遠鏡によって撮影され、レンズ銀河SDSS J210415.89-062024.7を示しています。最も右の画像はまた、ハッブルと撮影され、レンズ銀河を取り巻く超新星爆発の4つのレンズ画像を描いています。


クレジット：WM KECK OBSERVATORY
レーザーガイドスターアダプティブオプティクス - Keckレーザーガイドスターは、Keck IおよびKeck IIアダプティブオプティクスシステムの両方で、使用可能なターゲットの範囲を拡大します。彼らは、地球表面上の90 km（55マイル）の大気中に自然に存在するナトリウム原子を励起するためにナトリウムレーザーを使用します。レーザーはKeckアダプティブオプティクスシステムがレーザーなしでアクセス可能な1％と比較して空のターゲットの70〜80％を観測することを可能にする「人工的な星」を作り出します。