最終更新日: 2023 年 3 月 21 日

宇宙の加速膨張

広がる宇宙

現代の宇宙論の議論の中心には、宇宙の加速膨張という驚くべき現象があります。 1990 年代の終わりに発見されたこの啓示は、宇宙力学に対する私たちの理解に革命をもたらし、宇宙の新たな神秘的な要素であるという提案につながりました。ダークエネルギー。

宇宙が膨張しているという考えは、彼の研究に遡ります。エドウィン・ハッブル彼は 1920 年代に銀河が私たちから遠ざかっていること、そして遠ざかる速度は距離に比例することを証明しました。この現象は、宇宙が膨張していることを確立したハッブルの法則によって説明され、この考えは次の一般相対性理論によって裏付けられています。アルバート・アインシュタイン。

加速された拡大の発見

1990 年代半ば、2 つの独立した天文学者チーム、超新星宇宙論プロジェクト(SCP) とハイゼット超新星探索チームは、星の特徴的な爆発であるIa型超新星の観測を開始しました。これらの超新星は次のように使用されます。スタンダードキャンドル固有の明るさが比較的一定しているためです。

天文学者はこれらの超新星の見かけの光度を測定し、それらの固有光度と比較することによって、それらの距離を決定することができました。同時に、超新星の後退速度を計算するために、これらの超新星の赤方偏移を測定しました。これらの測定により、予想外の結果が明らかになりました。減速膨張する宇宙のモデルでは、遠方の超新星は予想よりも明るく見えず、予想よりも速く遠ざかっていることが示されました。

この観測により、宇宙の膨張は当初考えられていたように減速しておらず、むしろ加速しているという結論に至った。これにより、次の概念が導入されました。ダークエネルギー、宇宙の約68%を占めると考えられている謎のエネルギーであり、負の圧力を及ぼし、加速膨張を促進します。

ダークエネルギーと宇宙定数

暗黒エネルギーは、宇宙定数アインシュタインの方程式に登場した（ラムダ）。この用語は、もともと静的な宇宙モデルを可能にするために導入されましたが、膨張の加速を説明するために再発見されました。

宇宙学者は、暗黒エネルギーを説明するためにさまざまなモデルを提案しています。

宇宙定数(ラムダ): 一様な真空エネルギーを表すアインシュタイン方程式の定数項。
動的フィールド: 真髄や重力の変化のモデルなど、時間の経過とともに暗黒エネルギーの性質を変化させる理論。

観察可能な証拠

超新星以外にも、加速膨張という考えを裏付ける観測結果がいくつかあります。

宇宙論的拡散背景 (CMB) の変動: 衛星による測定WMAPそして衛星プランク、これらの変動は宇宙の組成に関する情報を提供し、加速を説明するには暗黒エネルギーが必要であることを示しています。
大規模構造物: 銀河と銀河団の分布に関する研究により、物質の分布と後退速度が暗黒エネルギーを含むモデルの予測と一致していることが明らかになりました。
バリオン音響振動 (BAO): 銀河の分布スペクトルにおけるこれらの構造も、膨張が加速している証拠を提供します。

結果と未解決の質問

暗黒エネルギーと宇宙の加速膨張の正体はまだわかっていません。物理学者は、暗黒エネルギーと修正重力の観測を説明できるこれら 2 つのパラダイムをテストしようとしています。これにより、一連の理論が排除されます。 Euclid または SKA ミッションは、これら 2 つの理論グループのどちらかを決定するのに役立ちます。

ジュネーブ大学のカミーユ・ボンバン教授は、これら 2 つのパラダイムをテストする方法を開発しました。それは、宇宙に存在する銀河や星団によって生成される時間の歪みと空間の歪みを比較することで構成されます。アインシュタインの一般相対性理論は、一般にこれらの歪みが異なる重力の代替理論とは異なり、これら 2 つの歪みが等しいと予測します。

宇宙の限界でアインシュタインの理論の妥当性をテストすることは、間違いなく明日の宇宙論の主要な課題の 1 つです。

注： :
ユークリッドは、宇宙の本当の性質に関する答えを提供する可能性がある ESA によって選択された宇宙ミッション (2023 年に計画) です。ユークリッドは、宇宙の膨張の歴史と宇宙構造の形成の歴史を調査します。その目的は、宇宙内の物質の分布と、ビッグバン以来この分布がどのように進化したかを測定することです。ミッションの名前は、幾何学の父と考えられているギリシャの数学者ユークリッド (紀元前 300 年) に敬意を表して選ばれました。