中性子星の衝突が数十年来の宇宙論論争に決着をつける——ハッブル定数
注目画像： 2つの中性子星が衝突し、ジェットと重力波を放出する様子を描いた想像図；クレジット：Carl Knox/OzGrav/Swinburne University
天文学者チームは、2つの中性子星の衝突を利用して、宇宙の膨張率に関する最も決定的な測定の1つを実現し、標準宇宙モデルに決定的な支持を与えた。この結果は『The Astrophysical Journal』に掲載され、長期にわたる「ハッブル緊張」が、物理学の理解が根本的に間違っている証拠ではなく、測定の問題である可能性を示唆している。
ハッブル・ルメートル定数は、宇宙がどのくらいの速さで膨張しているかを表す。しかし、測定結果は10年以上にわたって頑固に一致していない。プランク衛星が記録した宇宙マイクロ波背景放射に基づく初期宇宙法では、約244,000キロメートル/時/メガパーセクという値が得られる。一方、ハッブル宇宙望遠鏡が観測したケフェイド変光星とIa型超新星を用いる後期宇宙法では、約252,000キロメートル/時/メガパーセクとより高い値が示される。この不一致は何百もの独立した測定にわたって続いており、一部の宇宙論者は標準モデルの修正を提案するに至っている。
宇宙の物差しとしてのキロノバ
新しい測定は、完全に独立した技術を活用している。CSIROおよびOzGravのケリー・グージ博士が率いるチームは、2017年にLIGOとVirgoが検出した連星中性子星合体GW170817の残光を観測した。2つの中性子星が衝突すると、キロノバと呼ばれる激しい爆発が発生し、エネルギー粒子の細いジェットが宇宙空間に放出される。
重力波データと、全球電波望遠鏡ネットワークである高感度アレイによる電波観測、そしてハッブル宇宙望遠鏡による位置天文学を組み合わせることで、チームは合体から約1年間にわたってジェットの動きを追跡した。
「これらのジェットはわずか数秒間しか噴出しませんが、周囲のガスに衝突すると数ヶ月にわたって輝き続けます」と、電波観測を率いたスウィンバーン大学のアダム・デラー教授は述べた。
標準モデルとの一致
チームのハッブル定数値は、後期宇宙の超新星値よりも、宇宙マイクロ波背景放射から導出された初期宇宙測定値に近い。新しい測定は確立された方法ほど精密ではないが、重力波のみを用いたこれまでのどの試みよりも正確であり、重力波天文学が緊張の解決に役立つという最も強力な証拠を提供している。
決定的なことに、この結果は、宇宙論の理解を修正すれば両方の測定が正しくなり得るという提案に反論している。「一部の天文学者は、宇宙論の理解を変えれば両方の測定が正しくなり得る方法を提案していました」とデラー氏は述べた。「しかし、我々の測定はその解決策に強く反論しています」
グージ博士はより慎重だった：「これは宇宙論の理解に問題がないことを示唆していますが、確実にするためには、このような中性子星合体をもっと調査する必要があります」
今後の展望
LIGO、Virgo、そして日本のKAGRA検出器がこれまでで最も高感度な構成で稼働しており、中性子星合体の検出率は急上昇することが予想される。新たな合体ごとに測定を繰り返し、誤差範囲を狭める機会が得られる。この傾向が続けば、現代宇宙論で最も頑固な謎であるハッブル緊張は、ついに合意へと道を譲るかもしれない。
今のところ、標準宇宙モデルは無傷で存続しており、1億3000万光年かなたにある2つの死んだ星の衝突が、これまでで最も明確な投票の1つを提供した。
雅子 訳 — Source : 1ban.news – Space Desk