지구로부터 약 90억 광년이나 떨어져 있고 태양의 1000억 배 밝기를 발하는 초고휘도 초신성의 빛이 실은 지구와의 사이에 있는 은하 등의 대질량의 천체로 인해 공간이 왜곡되는 '중력렌즈 효과'로 집광되어 실제의 약 30배나 밝게 보였던 것으로 나타났다. 도쿄대학 국제고등연구소 카부리 수물연계 우주연구기구인 로버트 퀸비 특임연구원팀이 지금까지 어려웠던 중력렌즈 효과로 인한 증광율 측정에 성공했다. 앞으로 또 다른 천체의 중력렌즈 효과를 측정함으로써 우주에 충만하는 암흑물질이나 암흑에너지, 블랙홀 등 빛으로 직접 관측할 수 없는 존재들의 규명으로 이어질 것으로 기대된다.
이 초신성은 2010년 8월에 발견된 'PS1-10afx'으로 초신성은 항성이 일생을 마칠 때 대폭발하여 태어나지만 PS1-10afx는 매우 먼 곳에 있으면서 매우 밝기 때문에 '초고휘도 초신성(superluminous supernovae; SLSNe)'의 일종으로 여겨졌다. 그러나 통상의 초고휘도 초신성은 청색으로 밝기의 변화는 비교적 느리지만 PS1-10afx는 적색의 성분이 강하고 밝기의 변화도 통상의 초신성과 같이 빠르다는 특징이 있었다.
퀸비 특임 연구원팀이 PS1-10afx의 데이터를 분석한 결과에서 빛의 파장분포와 밝기의 시간변화는 'Ia형' 초신성의 특징과 정확하게 일치하는 것으로 나타났다. Ia형 초신성은 우주 어디에서 탄생한 것이라도 밝기와 시간변화의 관계가 매우 비슷하다. 따라서 지구와 초신성의 거리를 측정하는 '표준 광원'으로 이용되고 있지만 PS1-10afx는 통상의 Ia형 초신성의 약 30배라는 이상한 밝기로 '표준 광원'과 달랐다.
이 모순을 풀기 위해 퀸비 특임 연구원팀은 이 기구의 우주물리학자와 수학자를 총동원해 검토했다고 한다. 그 결과 발견한 것이 '중력렌즈 효과에 의해 초신성의 밝기가 증폭되어 보였다'는 결론. PS1-10afx와 지구 사이에 큰 질량의 천체가 존재하고 있고 우주의 다른 장소에 도달해야 할 빛도 중력렌즈로 집광되어 지구에서 초신성이 매우 밝게 보였다고 한다. 이 현상에서는 효과를 받은 천체의 색이나 파장 분포, 광도변화의 속도는 영향을 받지 않고 천체의 밝기만이 커져 관측된다. PS1-10afx에서는 바로 이 현상이 나타났던 것이라고 한다.
이번 연구에서는 Ia형 초신성의 표준 광원의 성질을 이용함으로써 중력렌즈 효과에 의한 증광율을 직접 측정할 수 있어 중력이론에 의한 계산을 검증하는 것으로 이어졌다. 이 기구가 추진하고 있는 스바루망원경(하와이)에 설치한 초광시야 이미징 장치(Hyper Suprime-Cam) 등의 관측으로 한층 더 많은 중력렌즈 효과를 받은 Ia형 초신성이나 다른 천체가 발견될 것이라고 한다.
출처 참조 번역
- Wikipedia
- “超高輝度”超新星は重力レンズ効果だった
https://scienceportal.jst.go.jp/newsflash/20130424_01/index.html
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