わずか 2 年前に初めて検出された重力波は、天文学者が宇宙の膨張率のより正確な値を導き出すのに役立つ可能性があります。シカゴ大学の研究者によると、この方法を使用した正確な見積もりは、5 年から 10 年以内に作成される可能性があります。
1929 年、エドウィン ハッブルは、宇宙が静止しているのではなく、一定の膨張状態にあることを観測によって証明した後、天文学の世界を揺るがしました。これだけでなく、膨張率も加速しています。物体が遠くにあるほど、私たちの視点から遠ざかる速度が速くなります。この洞察は現代の宇宙論の多くを支えており、膨張する宇宙の概念がなければ、たとえばビッグバン理論などは存在しませんでした.
しかし、ハッブルが画期的な発見をしてからほぼ 1 世紀後、正確な膨張率、いわゆるハッブル定数を特定することは、今日の最新の機器や技術を使っても困難な作業であることが証明されています。
天文学者は、ハッブル定数を計算するために 2 つの非常に異なる方法を採用しています。この 2 番目の量は比較的簡単に決定できます。なぜなら、光は普遍的な膨張によって波長が長くなり、遠ざかるにつれてスペクトルの赤い部分にシフトするからです。これがいわゆるドップラー効果です。
ただし、途中で仮定と近似が行われる多くのステップがあるため、距離の測定ははるかにエラーが発生しやすくなります。簡単に言えば、すべてのステップで切り上げを続けると、小さなエラーが積み重なって、最終的に最終的な値に重大なエラーが発生する可能性があります.
ハッブル定数を計算する 2 つ目のアプローチは、宇宙のマイクロ波背景放射を研究することです。これは、ビッグバンからの残りの放射、または宇宙が始まったときの放射であり、まだ検出可能です。この方法も、宇宙がどのように機能するかについての特定の仮定に依存しています。
問題は、この 2 つを比較しても、最終的に同じような結果にならないことです。
2 つの方法の結果を比較すると、10% の値の違いが得られます。これは矛盾が大きすぎるため、多くの天体物理学者が、ハッブル定数のより正確な値を導き出す可能性のある新しい方法を探しています。
シカゴ大学の物理学教授であるダニエル・ホルツとその同僚たちは、金の切符を見つけたのかもしれません。 2 つの星の衝突によって生成されるような重力波の観測と、衝突の後に放出される光を組み合わせることで、科学者たちは、ハッブル定数をまったく新しい方法で計算できると述べています。
膨張する宇宙の波紋
約 100 年前にアインシュタインの一般相対性理論によって最初に予言された重力波の存在が確認されたのは、ごく最近のことです。このイベントは、レーザー干渉計重力波天文台 (LIGO) によって記録されました。LIGO の創設者は、この功績により ノーベル物理学賞を受賞しました。
重力波は本質的に、中性子星やブラック ホールなどの非常に大規模な加速宇宙物体間の相互作用によって生成される時空の構造のさざ波です。多くの点で、重力波は、石が池に投げ込まれたときに生成される波とそれほど違いはありません.
LIGO は 1992 年に設立されたため、重力波の検出には非常に高い精度が必要であるため、重力波の存在を証明するのに 25 年かかりました。科学者は、干渉計を使用して、陽子の幅の 1,000 分の 1 の距離の変化を測定する必要がありました。干渉計は、基本的に 4 キロメートル離れて配置された鏡です。
重力波の最初の検出は 2015 年 9 月 14 日に発生し、2 つのブラック ホールの衝突によって生成されました。これは 2016 年 2 月 11 日に発表されたイベントです。それ以来、科学者は重力を含む他の多くのイベントを観測してきました。 2つの中性子星が合体することで発生する波。これは、光を検出する従来の望遠鏡と、時空の構造のしわを感知する重力波検出器の両方で、同じソースから発信された信号が検出された初めての例でした。
この驚くべき発見により、シカゴ大学の研究者チームは新しい方法を考案することもできました。衝突する星から放出される信号を測定することで、科学者は星の質量とエネルギーの特徴を得ることができます。この測定値を重力波の強さと比較すると、どれくらい離れているかを推測できます。
ホルツ氏によると、この方法では宇宙についての仮定が少なくて済むため、コンピューターのハッブル定数がより正確になります。測定の精度に影響を与える唯一の重要な変数は、科学者が重力波を記録できる頻度です。 Holz と同僚は、中性子星の衝突から 25 の読み取り値を検出することで、宇宙の膨張を 3% の精度で測定できる可能性があると推定しています。 200 回の読み取りでは、エラーはわずか 1% にまで縮小されます。これには数年しかかからない可能性があると、著者はジャーナル Nature で報告しています。
ハッブル定数の正確な値は、重力の性質が時間の経過とともに変化したかどうか、または宇宙の膨張の原因となる力である暗黒エネルギーに光を当てることさえできるかどうかを教えてくれる可能性があります.また重要なことに、科学者は宇宙の年齢についてより正確な値に到達できる可能性があります。
