天文学者が宇宙の「形」について話すとき、彼らはそれが球であるか立方体であるかなどよりも具体的な何かについて話している.一般相対性理論では、宇宙に 3 つの形状、つまり幾何学が認められています。これらは「フラット」、「クローズド」、または「オープン」です。
宇宙の観点からこれらの形状を想像することは困難ですが、それらは 1 枚の紙 (平らな)、球体 (閉じた状態)、または鞍 (開いた状態) に例えることができます。
宇宙の形は、宇宙が永遠に膨張するか (または最終的に崩壊するか)、有限か無限かを決定します。それがどのような形であるかは、その総密度と膨張率によって異なります。
宇宙の形を決定する最も便利な方法は、ビッグバンの残光である宇宙マイクロ波背景放射 (CMB) を使用することです。このかすかな光の温度の小さな空間的変動は、初期の宇宙を移動する音波によって生成されます。
これらのホット スポットまたはコールド スポットの実際のサイズは正確に計算され、測定されたサイズと比較されます。これは、宇宙全体にわたって広大な三角法測定を行い、空間の幾何学を明らかにするようなものです.
過去数十年にわたり、天文学者は CMB の温度変動を非常に正確に測定してきました。結果は、宇宙の密度が、正または負の曲率なしであらゆる方向に膨張するようなものであること、つまり、宇宙が「平ら」であることを高い精度で示しています。この平らな宇宙は、標準的な宇宙モデルの主要な構成要素です。
フラットな宇宙は普遍的に受け入れられていないことを指摘しておく必要があります。いくつかの研究では、重力レンズの量 (経路内の物質の重力によって CMB がどれだけ歪むか) などの他の測定値が、閉じた宇宙とより一致することが示されています。
- この記事は、BBC Science Focus Magazine の第 373 号に最初に掲載されました – 購読方法はこちら
