典型的な銀河には、私たちの最も近い隣人である太陽のように、何十億、何兆もの星が含まれています。宇宙論の分野では、広大で驚くべき宇宙を研究するために、単一の銀河が単位量であると考えられています。より大きく、より優れた望遠鏡を使用して、何百万ものそのような銀河やクエーサー (非常に明るい「活動的な」銀河中心) を観察し、カタログ化することができます。私たちの周りの宇宙を遠距離で観察すると、これらの銀河の分布は多かれ少なかれ等方的に見えます。つまり、宇宙には好ましい方向がありません。この等方性が存在することを私たちが知るもう 1 つの理由は、初期宇宙からの均一に分布した光があらゆる方向に私たちを取り囲んでいるからです (正確に言えば、宇宙マイクロ波背景放射 (CMB) として知られるマイクロ波放射)。
また、私たちの銀河は、他の銀河と同じように、膨大な数の銀河の中のちりの粒にすぎないため、私たちが宇宙の特別な場所にいると信じる理由はありません。等方性を観察するために宇宙の特別な場所にいないと仮定すると、つまり、宇宙に好ましい場所がないと仮定すると、すべての場所が平等に扱われます。これはコペルニクスの原理とも呼ばれます。観測的には、この仮定を「証明」することは困難です。単一の宇宙時間で過去のライトコーンを観察します。つまり、ワールドライン (時空のパスをたどる) に基づいて等方性を直接テストすることしかできません。すべての銀河の世界線についての等方性は均一性を意味し、すべての世界線を観測することはできないため、コペルニクスの原理 (つまり、世界線は特別ではない) を採用し、観測した等方性に基づいていわゆる「宇宙論的原理」を導き出します。この原理を一般相対性理論のような重力理論と組み合わせ、基礎物理学に基づいてわかっている成分を取り入れると、宇宙の標準モデルが得られます。
ユニバースで最も広く受け入れられているモデルは、ラムダ CDM モデルと呼ばれます。このモデルは、実験室で直接観察されていない 2 つのエキゾチックな成分、すなわち暗黒物質と暗黒エネルギーの存在に基づいています。このモデルによると、観測された宇宙の 4% だけが私たちが知っている物質とエネルギーでできており、残りの 96% は不明です。暗黒物質はとらえどころのない、(ほとんど) すべてに浸透している非バリオン物質であり、重力によってのみ相互作用します。したがって、暗黒物質の直接検出と実験室での研究は、素粒子物理学から適切な暗黒物質候補を見つけることと同様に、未解決の課題です。この状況は、前世紀のエーテル媒体の探求を彷彿とさせます。一方、暗黒エネルギーは、宇宙定数から動機付けられている可能性があります（アインシュタインが救ったとされる最大の失敗）。残念ながら、宇宙定数は、場の量子論として知られる別の成功した物理学分野からの期待に比べて (約 10 のオーダーで) 非常に小さいです。この不一致は、物理学史上最悪の理論的予測とさえ呼ばれています!.
私たちが知っているように、科学の発展は、形成された仮説の直接的な観察に基づいています。リチャード・ファインマンがうまく言ったように、どんなに美しい理論であっても、実験と一致しなければ、それは間違っています。宇宙の大部分を知らないというこの不快な状況とは別に、宇宙の標準モデルを心から支持することで宇宙学者を苛立たせる観測上の矛盾もほとんどありません。また、一般相対性理論が量子力学 (もう 1 つの観測的に強力な物理学分野) と一致しないこともわかっています。したがって、原則として、一般相対性理論を超えて検討するために、重力の代替モデルも検討することができます（標準モデルにつながります）。したがって、標準の Lambda CDM モデルを超えて宇宙論を拡張することに関心が高まっています。
したがって、宇宙の観察研究は（他の科学分野と同様に）、さまざまな理論モデルを学習することから生じるバイアスとは無関係であることが不可欠です。したがって、モデルに依存しない観測技術の開発は、優れた理論モデルの探索に向けられることで、宇宙のより良い理解につながる可能性があります。少なくとも、観測分析は、多数の潜在的な理論モデルをテストするために開かれている必要があります.
たとえば、赤方偏移として知られる光の周波数の変化に基づいて、すべての銀河が私たちから遠ざかっていることに観測的に気づきます。これが、宇宙が膨張していると私たちが信じている理由です。これらの銀河と私たちとの距離を計算するには、先験的に宇宙の進化を指示する宇宙の理論モデルを仮定する必要があります。たとえば、標準モデルのシナリオを想定しているという理由だけで、最近、宇宙が急速に拡大している（加速している）と考えています。宇宙は誕生以来直線的に膨張していた可能性があり、いわゆる標準キャンドル (超新星) の観測データは依然として一貫している可能性があります。理論的に言えば、宇宙はさまざまな割合の成分を含むさまざまな形状である可能性があり、重力のさまざまな代替理論とともに、可能な進化シナリオがたくさんあります。したがって、観測を分析するコード/計算には、多くの異なる理論モデルを通じてデータを分析する可能性があるはずです。コード「correlcalc」は、この方向への取り組みです。考えられるさまざまな理論モデルに照らして、観測されたすべての銀河の赤方偏移と方向位置を含む銀河カタログ データを分析するために作成されました。
この記事の冒頭で、宇宙がどのように遠く離れていてもすべての方向でほぼ同じように見えることについて説明しました。より小さなスケール (最大 100Mpc のオーダー) では、重力が物質を互いに引き寄せ、いくつかの構造を形成します。私たちが今日観察している宇宙のすべての構造は、重力によってまとめられています。したがって、宇宙が完全にランダムな分布と比較して大規模にどのように見えるかを観察することにより、いくつかの重要な情報と統計パラメーターを抽出できます。これらは、重力理論や構造の進化などに制約を加えるのに役立ちます。
下の図では、観測された空のパッチ (特定の赤方偏移スライス – 右側に表示) でフィラメント、ボイド、およびその他の構造がどのように見えるかに注目してください。
宇宙の進化の代替モデル（異なる重力モデルの有無にかかわらず）を想定してデータを分析する場合、抽出されたパラメータが代替モデルと一貫性がある場合、標準モデルとしてはるかに説得力のあるケースになります（少なくともこの一連の観察から）。 Sloan Digital Sky Survey (SDSS) から取得したデータを使用して、correlcalc コードに基づいて実施されたサンプル研究では、標準モデルの場合と同じように、観測結果が宇宙の直線コースト モデルと一致すると結論付けました。したがって、観測根拠に基づいて潜在的な代替モデルを検証 (無効化) するためにより多くの努力が必要であり、宇宙の偏りのない観測データ分析のためにそのようなツールをさらに開発する必要があると強く信じています.
