次にブルーベリー (またはチョコレート チップ) のマフィンを食べるときは、生地を焼いたときにブルーベリーがどうなったかを考えてみてください。ブルーベリーは最初はすべて一緒につぶれていましたが、マフィンが膨らむにつれて、互いに離れ始めました. 1 つのブルーベリーに座ると、他のすべてのブルーベリーが離れていくのが見えますが、どのブルーベリーを選んでも同じことが言えます。この意味で、銀河はブルーベリーによく似ています。
ビッグバン以降、宇宙は膨張を続けています。奇妙な事実は、宇宙が膨張している単一の場所はなく、むしろすべての銀河が (平均して) 他のすべての銀河から遠ざかっていることです。天の川銀河の私たちの視点からは、まるで私たちがマフィンのような宇宙の中心であるかのように、ほとんどの銀河が私たちから遠ざかっているように見えます.しかし、他のどの銀河から見てもまったく同じように見えます。すべてが他のすべてから遠ざかりつつあります。
さらに紛らわしいのは、宇宙のこの膨張の速度は、過去を振り返る距離によって異なる可能性があることを新たな観測が示唆しているということです。 Astrophysical Journal に掲載されたこの新しいデータは、宇宙に関する私たちの理解を修正する時が来るかもしれないことを示しています。
ハッブルの挑戦
宇宙論者は、ハッブルの法則 (エドウィン ハッブルにちなんで名付けられましたが、実際には他の多くの人々がハッブルの発見を先取りしました) として知られる単純な法則で宇宙の膨張を特徴付けています。ハッブルの法則は、遠方の銀河ほど速い速度で遠ざかっているという観測です。これは、近くにある銀河が相対的にゆっくりと遠ざかっていることを意味します。
銀河の速度と距離の関係は、メガ パーセク (天文学における長さの単位) ごとに毎秒約 44 マイル (70 km) である「ハッブルの定数」によって設定されます。これが意味することは、銀河が私たちから 100 万光年離れるごとに、時速約 50,000 マイル進むことです。この文を読むのにかかる時間で、100 万光年の距離にある銀河は、さらに約 100 マイル離れていきます。
近くの銀河が遠方の銀河よりもゆっくりと遠ざかるこの宇宙の膨張は、暗黒エネルギー (宇宙の膨張を加速させる目に見えない力) と暗黒物質 (未知の目に見えない形) を持つ一様に膨張する宇宙に期待されるものです。通常の物質よりも5倍一般的な物質の）。これは、膨張するマフィンのブルーベリーにも見られるものです.
ハッブル定数の測定の歴史は、困難と予想外の発見に満ちていました。 1929 年、ハッブル自身は、この値は 100 万光年あたり時速約 342,000 マイルに違いないと考えていました。これは、現在の測定値の約 10 倍です。何年にもわたるハッブル定数の正確な測定が、暗黒エネルギーの不注意な発見につながったのです。宇宙のエネルギーの 70% を構成するこの神秘的なタイプのエネルギーについてさらに解明する探求は、ハッブルにちなんで名付けられた世界 (現在) で最高の宇宙望遠鏡の打ち上げに影響を与えました。
コズミック ショーストッパー
現在、この困難は、互いに一致しない 2 つの高精度測定の結果として続いている可能性があります。宇宙論的測定が非常に正確になり、ハッブル定数の値が一度だけ知られると期待されたのと同じように、物事が意味をなさないことが判明しました. 1 つではなく、2 つの目を見張るような結果が得られました。
一方では、ハッブル定数を 100 万光年あたり時速約 46,200 マイル (または宇宙学者を使用) と測定した、プランク ミッションからの宇宙マイクロ波背景放射 (ビッグバンの残光) の新しい非常に正確な測定値があります。 ' 単位 67.4 km/s/Mpc)。
反対側では、局所銀河の脈動星の新しい測定値があり、これも非常に正確で、ハッブル定数が 100 万光年あたり時速 50,400 マイル (または宇宙学者の単位 73.4 km/s/Mpc を使用) であると測定されました。これらは時間的に私たちに近づいています.
これらの測定はどちらも、結果が正確で非常に正確であると主張しています。測定値の不確かさは、時速 300 マイル、100 万光年にすぎないため、動きに大きな違いがあるように見えます。宇宙論者は、この不一致を 2 つの測定値間の「緊張」と呼んでいます。どちらも統計的に異なる方向に結果を引き出しており、何かがスナップする必要があります。
新しい物理学?
では、何がスナップするのでしょうか？現時点では、陪審員が出ています。私たちの宇宙論モデルが間違っている可能性があります。観測されているのは、遠く離れた場所での測定に基づいて予想されるよりも近くで宇宙が急速に膨張していることです。宇宙マイクロ波背景放射の測定値は、局所膨張を直接測定するのではなく、モデル (私たちの宇宙モデル) を介してこれを推測します。これは、宇宙の多くの観測データの予測と記述に大きな成功を収めています.
したがって、このモデルは間違っている可能性がありますが、これを説明し、同時に私たちが観察する他のすべてを説明できる、単純で説得力のあるモデルを思いついた人は誰もいません.たとえば、新しい重力理論でこれを説明しようとすることはできますが、他の観測は適合しません。または、暗黒物質または暗黒エネルギーの新しい理論で説明を試みることもできますが、それ以上の観測は適合しません。したがって、緊張が新しい物理学によるものである場合、それは複雑で未知のものでなければなりません.
刺激的でない説明としては、体系的な効果によって引き起こされたデータには「未知の未知数」があり、より慎重な分析により、見過ごされてきた微妙な効果がいつか明らかになる可能性があります。または、統計的なまぐれである可能性もあり、より多くのデータが収集されると解消されます。
新しい物理学、体系的な効果、または新しいデータのどの組み合わせがこの緊張を解決するかは現在のところ不明ですが、何かを与える必要があります.宇宙の膨張マフィン図はもはや機能しない可能性があり、宇宙論者はこの結果を説明するために「偉大な宇宙のベイクオフ」を勝ち取るために競争を繰り広げています.これらの新しい測定値を説明するために新しい物理学が必要な場合、その結果は、宇宙の私たちの姿を目を見張るような変化にするでしょう.
Thomas Kitching、天体物理学のリーダー、UCL
この記事はもともと The Conversation に掲載されたものです。元の記事を読んでください。
