重力レンズとは何か、アインシュタインの輪

わかっているダイソン、エディントン、デイビッドソン（1920年、Philosophical Transactions of the Royal Society A）[1][2]

太陽の縁をかすめる星の光の曲がりは、ブラジルのソブラルで1.98±0.12秒角、アフリカのプリンシペ島で1.61±0.30秒角と測られました。一般相対性理論の予言1.75秒角に近く、ニュートンの重力から考えた値（その半分）より大きい結果でした。

どうやって: 日食で太陽が隠れた間に周りの星を撮影し、太陽がない夜の写真と星の位置を比べました。ソブラルのもう1台の望遠鏡は像がぼやけたため、結果に使われませんでした。精度には限りがあり、その後の観測で確かめが重ねられています [2]。

わかっているアインシュタイン（1936年、Science）[3]

手前の星と奥の星がぴったり並ぶと、奥の星の光が輪のように見え、明るくなることを計算で示しました。ただし星どうしでは角度が小さすぎて、直接見るのはほぼ望めないと考えていました。

どうやって: 一般相対性理論の光の曲がりの式を、星が星を照らす場合に当てはめました。後に、星よりはるかに重い銀河や銀河団がレンズになれば、見分けられる大きさの像ができることがわかります。

わかっているウォルシュ、カースウェル、ウェイマン（1979年、Nature）[4]

5.7秒角だけ離れて並ぶ、明るさ17等の2つのクエーサー（遠くの銀河の中心で明るく輝く天体）を調べました。光の色の並び（スペクトル）も遠さを表す赤方偏移1.405もそっくりで、1つの天体が重力レンズで2つに見えている可能性を示しました。

どうやって: 2つの天体のスペクトルを細かく比べました。これが重力レンズでできた像として最初に見つかった例とされます。クエーサーについてはクエーサーとは何かの記事で書いています。

わかっているヒューイットら（1988年、Nature）[5]

電波で見た天体MG1131+0456が、だ円形の輪の形をしていました。論文はこれを「アインシュタインの輪」の例かもしれないと報告しました。

どうやって: 1秒角より細かく見分けられる電波望遠鏡で地図をつくりました。著者らは、ほかの説明はデータで否定されると書いています。

わかっているマッシーら（2007年、Nature）[6]

遠くの銀河の形のわずかなゆがみから、ダークマターの分布を奥行きつきで描きました。ダークマターは糸のような筋でつながり、筋が交わる所に銀河団がありました。

どうやって: 望遠鏡で多数の銀河の形を測り、重力レンズによるゆがみの向きと強さから、手前にある重さの分布を逆算しました。光らない物質も含めて測れるのが、この方法の強みです。