[論文レビュー] On the Importance of Hypervelocity Stars for the Long-Term Future of Cosmology

Abraham Loeb|arXiv (Cornell University)|Jan 31, 2011

Astronomy and Astrophysical Research被引用数 1

ひとこと要約

この論文は、未来のミルコメダ合体残骸から打ち出されたハイパーバロシティスタ－（HVSs）が、ビッグバン後10^11年における観測可能宇宙における唯一の銀河外光源となるだろうと提唱している。スペクトロスコピックにドップラーシフトを測定することで、HVSsは真空中の質量密度および局所的な物質分布を正確に制約でき、将来的な望遠鏡を用いてローカルグループ内に約10^{5±1}個のHVSsを検出する長期的な宇宙論的プローブを提供する。

ABSTRACT

In the standard cosmological model, the merger remnant of the Milky Way and Andromeda (Milkomeda) will be the only galaxy remaining within our event horizon once the Universe has aged by another factor of ten, ~10^{11} years after the Big Bang. After that time, the only extragalactic sources of light in the observable cosmic volume will be hypervelocity stars being ejected continuously from Milkomeda. Spectroscopic detection of the velocity-distance relation or the evolution in the Doppler shifts of these stars will allow a precise measurement of the vacuum mass density as well as the local matter distribution. Already in the near future, the next generation of large telescopes will allow photometric detection of individual stars out to the edge of the Local Group, and may target the ~10^{5+-1} hypervelocity stars that originated in it as cosmological tracers.

研究の動機と目的

• 宇宙の遠い未来におけるハイパーバロシティスタ－（HVSs）が宇宙論的 tracerとして果たす可能性を調査すること。
• すべての他の銀河が観測可能範囲外へ退行した後の銀河外光源の特定の課題に対処すること。
• ミルコメダ合体残骸から打ち出されたHVSsが、宇宙論的測定のための唯一の検出可能な銀河外源となるだろうと提唱すること。
• 将来的な大型望遠鏡を用いてHVSsを検出し、真空中の質量密度および局所的な物質分布をプローブする可能性を評価すること。

提案手法

• ビッグバン後約10^11年における観測可能事象の地平線内に存在する唯一の銀河としてミルコメダ合体残骸を特定するため、宇宙の将来的進化をモデル化すること。
• ミルコメダからのハイパーバロシティスタ－の継続的な噴出を、持続的な銀河外光源として活用すること。
• HVSsの速度-距離関係およびドップラーシフトの時間的変化を測定するための分光技術を適用すること。
• HVSsの運動論的情報を活用して、宇宙における真空中の質量密度および局所的な物質分布を推定すること。
• 将来的な大型望遠鏡を用いてローカルグループ内に検出可能なHVSsの数（約10^{5±1}）を予測すること。
• HVSsの赤方偏移の時間的変化を用いて、宇宙時間にわたる宇宙論的パラメータをプローブすること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ミルコメダ合体残骸から打ち出されたハイパーバロシティスタ－は、遠い未来において実用的な宇宙論的トレーサーとして機能できるか？
• RQ2 HVSsのドップラーシフトの時間的変化をどのように用いて真空中の質量密度および局所的な物質分布を測定できるか？
• RQ3 次世代の望遠鏡を用いてローカルグループ内で検出可能なハイパーバロシティスタ－の予想数はどの程度か？
• RQ4 すべての他の銀河が観測可能範囲外へ退行した後の遠い未来において、HVSsが唯一の銀河外光源として持続可能か？
• RQ5 HVSsの速度および距離測定を用いて、宇宙論的パラメータをどの程度高精度に制約できるか？

主な発見

• ミルコメダ合体残骸から打ち出されたハイパーバロシティスタ－は、ビッグバン後約10^11年における事象の地平線内に存在する唯一の銀河外光源として観測可能である。
• HVSsの速度-距離関係の分光的測定により、真空中の質量密度および局所的な物質分布を高精度で決定できる。
• ローカルグループ内に検出可能なハイパーバロシティスタ－の数は約10^{5±1}と推定され、宇宙論的研究に実用的な対象群を提供する。
• 将来的な大型望遠鏡を用いることで、個々のHVSsをローカルグループの縁まで光度測定で検出可能である。
• HVSsのドップラーシフトの時間的変化は、長期的な宇宙論的パラメータのプローブ手法を提供する。
• HVSsは、すべての他の銀河が観測可能範囲外へ退行した遠い未来において、一貫した、連続的で観測可能な宇宙論的プローブとして特筆すべきユニークな役割を果たす。