クェーサー対の距離測定に新手法、誤差を大幅削減
宇宙の膨張速度を測定する際、クェーサー対の距離計算に大きな課題があった。合併の途中にある二つの銀河の中心核に位置するクェーサー対について、従来の赤方偏移法では最大1000万光年もの誤差が生じていたのだ。アルバータ大学の研究チームが開発した新しい測定手法は、この誤差を50万光年以下に縮小することに成功した。
宇宙の膨張の速度を求めるには、距離と後退速度（赤方偏移）の関係性を利用する。だが銀河中心の超大質量ブラックホール（SMBH）から噴き出すガスが光の速度に近い速さで移動するため、クェーサー対の場合は測定値が銀河の実際の速度から大きくずれてしまう。私たちが見る画像は三次元宇宙の投影に過ぎず、空の上での離隔は正確に測れても、視線方向の距離の判定に深刻な誤差が入り込むのだ。
透光領域を指標に距離を逆算
アルバータ大学オーガスタナキャンパスの助教授フアンチン・チェン博士が率いた研究チームは、クェーサー近接効果（Quasar Proximity Effect, QPE）という別のアプローチを検証した。ミシガン大学のカミーユ・アベストルーズ研究員と同大天文学・天体物理学専攻の大学院生ヤコブ・ウィエストも参加した。
この手法は、クェーサーの光に加熱されて透光化した周辺ガス領域の水素吸収線を観察するもの。スペクトルに映る透光領域がどの位置にあるかによって、二つのクェーサーの相互距離を割り出す。例えば二つのスイッチが同じ場所にあれば明るい領域は一つに見えるが、一つが他方の前に位置すれば、その離隔に応じて二番目の明るい領域が前方に現れる。その原理を応用し、シミュレーションとアルゴリズムを用いてクェーサー対の距離計算に適用した。
実現したのは従来法の100分の1以下の誤差
研究成果は『アストロフィジカル・ジャーナル・レターズ』に掲載された。シミュレーションデータを用いた試験の結果、新手法が従来の赤方偏移測定より大幅に精密な距離推定を提供することが示された。従来法の誤差が数千万光年に相当するのに対し、新手法ではクェーサー対の物理的な離隔を50万光年以下の範囲に特定できる。
新手法の利点は、新たに観測データを取得する必要がないという点にもある。チェン博士は「そうした観測は数年を要することがあり、実施できない場合も少なくない」と指摘し、既存のクェーサー対データに直接適用可能なこの方法なら、第二の観測なしに正確な離隔特性の把握が可能になると述べた。
チェン博士のチームは今後、実際のクェーサー・スペクトルに見られるより微細で小規模な特徴を使用することで、手法の精度をさらに向上させることができるか検証していく予定である。
出典: Universe Today
