1998 年、天文学者は驚くべき事実を発見しました。何らかの反重力の力が宇宙の膨張を加速させていたのです。 20年経った今でも、この「暗黒エネルギー」は謎のままです。しかし来月、アリゾナ州のベテラン望遠鏡が手がかりを探し始めます。ロボット システムを改造して前例のない 3,500 万個の銀河と、それらが時空を超えてどのように集まっているかをマッピングします。
可視宇宙の大部分にまたがるその巨大なサンプルにより、ダーク エネルギー分光装置 (DESI) は、ダーク エネルギーの性質を裏切る可能性のある凝集パターンの変動を探すことができます。これまでのところ、暗黒エネルギーは、宇宙の歴史の大部分にわたって、どこでも同じ加速効果を持っているようです。これは、空間自体の構造に関連する一定の圧力、いわゆる宇宙定数であることを示唆しています。しかし、暗黒エネルギーが時間の経過とともに変化することが判明した場合、宇宙の歴史を通じて変化する可能性のある追加の力場など、より風変わりな説明が必要になる可能性があります。あるいは、アルバート・アインシュタインの重力理論である一般相対性理論のより根本的な書き直しの必要性を示している可能性もあります。
「どんな話？」ユニバーシティ カレッジ ロンドンの天文学者であり、7,500 万ドルのプロジェクトに貢献している英国のコンソーシアムの責任者である Ofer Lahav 氏に尋ねます。 「死ぬ前に知りたい」
天文学者は当初、遠く離れた銀河の超新星までの距離を測定することによって宇宙加速を発見しました。彼らは、これらの遠いビーコンが、膨張が一定である場合よりも遠くに掃き出されたことを発見しました。しかし、超新星が暗黒エネルギーの挙動を調査するのに十分な信頼性で距離をマークするかどうかについて疑問を呈する人もおり、天文学者は精度を高めた新しい戦術を採用しています。たとえば、チリの望遠鏡を使用して最近完了したダーク エネルギー調査の天文学者は、介在する物質によって引き起こされる銀河の形状の小さな歪みを探しました。その分布は、空間の伸縮の手がかりを保持しています。
DESI の天文学者は、これまでで最も強力な暗黒エネルギー プローブであることが判明したものを使用します。彼らは、銀河の塊にバリオン音響振動と呼ばれる波紋パターンを探します。これらの波紋は、粒子とエネルギーの渦巻く塊であったビッグバン後の 40 万年に宇宙を洗い流す音波として始まりました。原初のスープが冷えて透明になると、波紋（物質をそこに引き寄せ、銀河団の基礎を形成した）が閉じ込められ、特徴的な距離で分離された.宇宙の物差しが時間の経過とともにどのように成長したかを測定することで、天文学者は暗黒エネルギーと重力の競合する影響を測定し、偏差を探すことができます。 「これほど有用な統治者を自然が作り上げたのは奇跡です」とラハブは言います。
バリオン振動分光調査 (BOSS) と呼ばれるプロジェクトは、ニューメキシコ州の 2.5 メートルの望遠鏡に依存するスローン デジタル スカイ調査 (SDSS) の一部として、この技術を開拓しました。約 200 万個の銀河をマッピングしましたが、遅くて骨の折れるものでした。銀河までの距離を知るために、天文学者はその光をスペクトルに分割し、赤方偏移、つまり宇宙の膨張による光の伸縮を測定します。 BOSS の天文学者は、望遠鏡の焦点面にマスクをはめ込むことでこれを行いました。これは、既知の銀河からの光が当たる場所にそれぞれ何百もの穴を開けたアルミニウム プレートです。各穴に手動で取り付けられた光ファイバーが各銀河の光を捉え、分光器に送りました。しかし、研究者は、望遠鏡が空の新しい部分に回転するたびに、新しいプレートを作成してファイバーを再接続する必要がありました. 「ひどいものでしたが、効果的でした」と、エジンバラ大学の DESI チーム メンバーである John Peacock 氏は言います。
アリゾナ州のキット ピークにある 4 メートルのニコラス U. メイオール望遠鏡を使用することで、DESI は SDSS よりも空間と時間の深いところから銀河を捉えることができ、自動化によって夜間の生産性が向上します。この装置には、幅 0.8 メートルの焦点面に 5000 本のファイバーが取り付けられています。各ファイバー チップは、小さなロボット アクチュエーターによって数秒で再配置できます。 5000 本のファイバーが望遠鏡の背面を蛇行して、10 個の分光器を備えた温度制御された部屋に達し、それぞれが 500 個の銀河の光を同時に分析します。新しい空のパッチに合わせて、数分で装置全体を再構成できます。 「DESI は、SDSS による前回の調査よりも 10 倍効果的です」と、カリフォルニア州ローレンス バークレー国立研究所のプロジェクト科学者 David Schlegel 氏は述べています。 「それは次世代です。」
来月、初めて DESI チームは望遠鏡を空に向けてシステム全体をテストします。チーム メンバーであるパリ サクレー大学のナタリー パランク ドラブルイユは、次のように述べています。 2025 年までに、天文学者は完全な宇宙銀河地図を手に入れたいと考えています。それは暗黒エネルギーだけでなく、ニュートリノ (検出するのがほとんど不可能な小さなつかの間の粒子) が宇宙の隠された暗黒物質を説明できるかどうか、理論家が信じているように、宇宙は、インフレーションとして知られる、ほんの一瞬続く指数関数的な膨張の中で生まれました。
「私たちは、宇宙で目にするすべての奇妙なものを目指しています」と Schlegel 氏は言います。
