宇宙は少し奇妙に見え始めています。ここ数年、宇宙論者は宇宙の膨張速度の不一致に悩まされてきました。彼らは、初期宇宙からの太古の光に基づいて、それがどれだけ速く進むべきかを知っていますが、どうやら現代の宇宙はスピードを上げすぎているようです。
現在、いわゆる宇宙論の標準モデルに第 2 の亀裂が生じている可能性があります。 7 月下旬、科学者たちは、現代の宇宙も予想外に薄く見えると発表しました。銀河、ガス、その他の物質は、本来あるべきほどまとまっていません。以前のいくつかの研究でも同様のヒントが提供されていましたが、この 7 年間のデータの新しい分析は、これまでで最も明確な独立した兆候を表しています。
カナダのウォータールー大学の宇宙学者で、この研究には関与していない Michael Hudson 氏は、次のように述べています。
現在の宇宙の大規模構造のほとんどの測定と同様に、この研究には技術的な困難が伴います。また、可能性は低いですが、結果が偶然によるものである可能性もあります。それにもかかわらず、一部の研究者は、ますますファンキーな測定への傾向が新しい宇宙エージェントの発見を予見するのではないかと考えています.
「私たちはすでに暗黒物質と暗黒エネルギーを持っています」とハドソンは言いました。 「これ以上暗いものが必要ないことを願っています。」
別の警鐘セット
現代の宇宙を研究する上で難しいのは、ほとんど目に見えないということです。天文学者は、銀河が集まって輝くクラスターになる場所で全体像を垣間見ることができます。しかし、彼らは、これらのノードを織り合わせて広大な宇宙の網を形成しているガスの薄暗いストランドをほとんど認識できないままです。さらに悪いことに、ほとんどの人は、これらの銀河とガスの軌跡は、宇宙の大部分を占める目に見えない「暗黒物質」の頑丈なフレーム上の装飾的な見掛け倒しに過ぎないと信じています.
新しい調査は、目に見えないものを明らかにするための技術のこれまでで最も洗練された実装です。遠方の銀河からの光が地球に到達するとき、暗黒物質のフィブリルと薄暗いガス雲のそばを通過します。これらの厚い斑点は光を重力で引っ張り、その経路にねじれを生じさせます。遠く離れた銀河の光が地上の望遠鏡に到達するまでに、それは微妙に歪んでおり、誇張された楕円形に押しつぶされている可能性があります。その後、天文学者は、空の広大な一帯に広がる膨大な数の遠方の銀河の形状の統計的歪みを測定することにより、目に見えない暗黒物質のマッピングを試みます。
新しい研究では、Kilo-Degree Survey (KiDS) のメンバーが、最大 100 億光年離れた場所から約 3,100 万個の銀河を観測しました。次に、これらの観測結果を使用して、宇宙の隠れたガスと暗黒物質の平均分布を計算しました。彼らは、ラムダ コールド ダーク マター (ΛCDM) として知られる、確立された宇宙論モデルからの予測よりもほぼ 10% 薄い塊を発見しました。
統計的には、追加のデータがそれを洗い流す可能性はおよそ 1,400 分の 1 であり、この分野の厳しい基準である 170 万分の 1 をはるかに下回っていますが、注目を集めるには十分です。エディンバラ大学の宇宙学者であり、KiDS のメンバーであるマリカ・アスガリは、「この緊張は現在、少なくとも興味をそそる、または食欲をそそるレベルにあります」と述べています。
さらに、他の独立した測定結果は、現代の宇宙が薄すぎるように見えるという発見を裏付けています。 「これは別の警鐘です」とハドソンは言いました。
ハドソンは、宇宙の流れに沿って銀河がどのように漂うのかを観察することで、隠された宇宙の解読を試みてきました。物質が微細な霧の中に完全に分布しているとしたら、宇宙の膨張によって、ハッブル流として知られる漂流運動ですべての物体がスムーズに押し出されます。しかし、宇宙には何もない空洞と暗黒物質が豊富なスーパークラスターが点在しています。超銀河団の引力は銀河をより近くに引き寄せ、ボイドは銀河を自由に飛ばします。超新星の「特異な速度」を測定することにより、超新星が局所的なハッブルの流れからどれだけ逸脱するかを測定することにより、ハドソンと彼の共同研究者は、宇宙の隠された質量の独自のマップを作成します.
宇宙が十分にまとまっていないという彼の最初のヒントは 2015 年に現れ、その後の特異な速度マップは同じ厄介な滑らかさを特徴としています。 Hudson と彼の共同研究者は 7 月に、KiDS が発見したものとほぼ同じ強さの異常な凝集の欠如を推測する研究を発表しました。
さらに、過去 8 年間で、さまざまな手法を使用した少なくとも 12 回の調査で、現在の宇宙が少なくともわずかに薄すぎることが判明しました。それぞれの研究は単独ではほとんど重要ではありませんが、一部の宇宙論者は、すべての測定値が理論上の予測を下回っており、その周りに均等に散らばっているのではないかと疑念を抱いています.
「多数の異なるデータセットで同じものを見始めると、これは本当に何かを伝えていると思います」と Hudson 氏は言います。
矛盾する異常
これが宇宙からのメッセージなら、その意味は不明のままです。宇宙論の標準モデルは観測にぴったりと適合するため、理論家は意のままに新しい部分を追加することはできません。初期の宇宙の最も正確な測定値は、2018 年に最終結果を発表したプランクの共同研究によるものです。拡大率。
しかし、プランク拘束具にはいくつかの緩いバックルがあり、理論家は何年もの間、予想外に急速な拡大を説明する方法を探して、それらをいじってきました.
彼らは現在、2 つの相反する課題を達成しようとしています。膨張する宇宙の元の問題を解決するには、宇宙に余分なキックを外側に与える現象が必要です.しかし、新しい異常を解決するには、宇宙を凝集させる重力の影響を弱めなければなりません。ドイツの RWTH アーヘン大学の理論宇宙学者であり、プランク共同研究のメンバーである Julien Lesgourgues は、この 2 つの問題を組み合わせると、「両方の説明を見つけるのは悪夢になります」と述べています。
たとえば、一部の理論家は、膨張を加速させるために、初期宇宙に「暗黒放射線」を追加しようとしました。しかし、彼らはこの余分な放射線と、宇宙を厚くしたであろう追加の物質とのバランスを取らなければなりません.したがって、私たちが見ている宇宙にたどり着くには、さまざまな暗い成分間の追加の相互作用を発明して、望ましい薄さを得る必要があります.
別の可能性としては、宇宙をまとめている暗黒物質が暗黒エネルギーに変化し、宇宙をばらばらにする可能性があります。あるいは、地球は広大な空間にあり、私たちの観測をゆがめているのかもしれません.または、2 つの異常は無関係である可能性があります。 「説得力のあるものは何も見たことがありません」とハドソンは言いました。
一方または両方の緊張は、より多くのデータによって解消される可能性があります。 KiDS は、現在進行中の 3 つの弱い重力レンズ調査の 1 つです。チリの国際暗黒エネルギー調査と、ハワイのすばる望遠鏡での日本の Hyper Suprime-Cam も同様です。それぞれが空のさまざまな領域をさまざまな深さまでスキャンします。ダーク エネルギー調査の最新のキャンペーンの結果は、KiDS の 5 倍の空の領域をカバーしており、今後数か月以内に公開される予定です。 「誰もがそれを待っています」とスコルニックは言いました。 「それは宇宙論における次の大きな出来事です。」
デューク大学の Michael Troxel は、Dark Energy Survey で弱い重力レンズの研究を行っており、KiDS チームがこの技術を新たな精度の高さに押し上げ、前例のない量の空をカバーしたことを称賛しました。しかし彼はまた、技術的な課題が山のようにあるため、1 つの測定値を深く読み取ることは難しいと強調しました。数十億光年の距離にある銀河は単なるピクセルにしか見えず、その形状の分析が複雑になります。研究者はまた、各銀河がどれだけ離れているかを知る必要があり、これらの距離に伴う不確実性を扱うことで、緊張を和らげたり誇張したりすることができます.
「最終的な価値がどこにあるのかについては、まだお金をかけません」とトロクセルは言いました。
この記事は TheAtlantic.com に転載されました。 スペイン語 Investigacionyciencia.es およびイタリア語の Lescienze.it
