スーパーセンス中性子星のペアが衝突したときに放出される重力波の爆発とバーストのアーティストの印象。 電波望遠鏡を用いた新しい観測では、このような出来事が宇宙の膨張率を測定するために使用できることが示されています。 クレジット：NRAO/AUI/NSF

宇宙はどれくらい速く拡大していますか？ 私たちは確かに知りません。

天文学者はハッブル定数を測定することによって宇宙膨張を研究しています。 彼らはいくつかの異なる方法でこの定数を測定しましたが、結果のいくつかはお互いに一致しません。 ハッブル定数におけるこの意見の相違、または緊張は、天文学で成長している論争です。 しかし、衝突する中性子星の新しい観測は解決策を提供することができます。

彼女は天文学者がこの宇宙の謎に答えるために電波天文学と重力波を使用している方法を説明するように、私たちのホストのメリッサ*ホフマン

国立科学財団（NSF）電波望遠鏡を使用して天文学者は、重力波と電波観測の組み合わせは、理論的なモデリングと一緒に、中性子星のペアの合併を”宇宙の支配者”に変えることができる方法を実証しています宇宙の膨張を測定し、その速度に関する顕著な問題を解決することができます。

天文学者はNSFのVery Long Baseline Array(VLBA)、Karl G.Jansky Very Large Array(VLA)、Robert Cを使用しました。 2017年に検出された重力波を生成した二つの中性子星の衝突の余波を研究するバードグリーンバンク望遠鏡（GBT）。 このイベントは、ハッブル定数として科学者によって知られている宇宙の膨張率を測定するための新しい方法を提供しました。 宇宙の膨張率は、その大きさと年齢を決定するために使用することができるだけでなく、宇宙の他の場所のオブジェクトの観測を解釈するための

中性子星の合併の余波で放出された物質のジェットの電波観測は、天文学者が合併前の星の軌道面の向きを決定することを可能にするための鍵であり、したがって、地球の方向に放出される重力波の”明るさ”である。 これは、このような出来事を宇宙の膨張率を測定するための重要な新しいツールにすることができます。 クレジット: Sophia Dagnello,NRAO/AUI/NSF

ハッブル定数を決定する二つの主要な方法は、宇宙マイクロ波の背景、ビッグバンからの残りの放射、または遠い宇宙でIa型と呼ばれる特定のタイプの超新星爆発の特性を使用する。 しかし、これらの2つの方法は異なる結果を与える。

“中性子星の合併は、ハッブル定数を測定する新しい方法を提供し、問題を解決することを願っています”と、国立電波天文台（NRAO）とカリフォルニア工科大学のKunal Mooley

この技術は、超新星爆発を使用する技術と似ています。 Ia型超新星爆発はすべて、それらが明るくなって消えていく速度に基づいて計算することができる固有の明るさを持っていると考えられています。 地球から見た明るさを測定すると、超新星爆発までの距離がわかります。 超新星の母銀河からの光のドップラーシフトを測定することは、銀河が地球から後退している速度を示しています。 速度を距離で割った値はハッブル定数になります。 正確な数字を得るためには、そのような測定の多くは異なる距離で行われなければならない。

二つの巨大な中性子星が衝突すると、彼らは爆発と重力波のバーストを生成します。 重力波信号の形状は、重力波のバーストがどのように”明るい”かを科学者に伝えます。 地球で受信された重力波の「明るさ」または強度を測定すると、距離が得られます。

“これは完全に独立した測定手段であり、ハッブル定数の真の価値が何であるかを明確にすることができることを願っています”とMooleyは言いました。しかし、ひねりがあります。

重力波の強さは、二つの中性子星の軌道面に対する向きによって変化する。 重力波は軌道面に垂直な方向に強く、軌道面が地球から見たエッジオンの場合は弱くなります。

“重力波を使用して距離を測定するためには、その方向を知る必要がありました”と、オーストラリアのスウィンバーン工科大学のAdam Deller氏は述べています。

数ヶ月にわたって、天文学者は電波望遠鏡を使用して、爆発から放出された物質の超高速ジェットの動きを測定しました。 テルアビブ大学のEhud Nakarは、”これらの測定値と詳細な流体力学シミュレーションを使用して方位角を決定し、重力波を使用して距離を決定することがで

地球から約130万光年のイベントのこの単一の測定は、まだ不確実性を解決するのに十分ではない、科学者たちは言ったが、技術は現在、重力波で検出された将来の中性子星の合併に適用することができます。

“重力波と電波望遠鏡の両方で非常に詳細に観測できる15のイベントが、この問題を解決することができると思います”とプリンストン大学の保 「これは、宇宙の最も重要な側面の1つを理解する上で重要な進歩になるでしょう」と彼は付け加えました。

ホトケザカ率いる国際科学チームは、その結果をNature Astronomy誌に報告しています。参考：「GW170817のジェットの超光速運動からのハッブル定数測定」、K.Hotokezaka、E.Nakar、O.Gottlieb、S.Nissanke、K.Masuda、G.Hallinan、K.P.MooleyおよびA.T.Deller、2019年7月8日、Nature Astronomy。
土井:10.1038/41550-019-0820-1

国立電波天文学観測所は、国立科学財団の施設であり、Associated Universities,Inc.の協力協定の下で運営されています。