暗黒エネルギー密度は時間の経過とともに増加しているようですが、その理由はよくわかりません.
無限とその先へ
宇宙が膨張していることを発見したことは、天文学、そして科学全般における最大の転換点の 1 つです。宇宙がどれほど大きいかはわかりませんし、無限かどうかさえわかりませんが、膨張していることは確かです。最初の証拠が現れたのは 1920 年代で、アレクサンダー フリードマンがフリードマン方程式として知られる一連の方程式を導き出し、宇宙が膨張する可能性があることを示しました。数年後、エドウィン ハッブルがいくつかの銀河が私たちから遠ざかっているように見えることを発見したとき、この理論は本当に勢いを増しました。
ハッブルは、宇宙が膨張しているだけでなく、その膨張が加速していることも発見しました .これは当時としては衝撃的だったようです。宇宙が大きくなっているだけでなく、より大きく、より速くなっています。ハッブルは宇宙膨張率を 500 km/s/メガパーセクと計算しました。1 メガパーセクは 330 万光年に相当します。つまり、330 万光年離れるごとに、あなたがいる場所は毎秒 500 km 速く移動しています。その後の測定により、この値は大幅に改善され、減少しましたが、まだいくつかの論争と不確実性があります.ただし、ほとんどの研究では、宇宙の膨張率は約 70km/s/メガパーセクであることに同意しています。
しかし、それはさらに奇妙になります。皮肉なことに、宇宙膨張率はハッブル定数とも呼ばれます。測定値が異なれば値がわずかに異なるだけでなく、宇宙のさまざまな部分を見ると、膨張率も異なることがわかります。
たとえば、ハッブルやガイアなどの望遠鏡で測定された近くの宇宙は、73 km/s/Mpc の値を誇っているようです。一方、プランク望遠鏡が遠い宇宙の方を向いたとき、70 km/s/Mpc 弱の値で戻ってきました。そのため、ハッブル定数は時間的にも空間的にも変化しているように見えます — 定数であるためには、それほど多くはありません.
これが新しい研究の出番です — しかし、それは物事を解決する代わりに、さらなる謎を追加します.
最も明るい中の最も明るい
ハッブルの最初の研究は、その後の多くの測定と同様に、赤方偏移と呼ばれるものに基づいていました。基本的に、光が元の光源から私たちに伝わると、空間が引き伸ばされ、波長自体が引き伸ばされます。このストレッチは、スペクトルのより赤い部分に向かって波長をシフトします。そのため、「赤方偏移」という名前が付けられました。
非常に遠くのものを見たい場合は、非常に強力な光源が必要です。新しい研究では、研究者は最も明るい光源であるクエーサーに注目しました。
恒星の運命のひねりの中で、最も明るい光源は、宇宙で最も暗い天体である超大質量ブラック ホールと密接に関係しています。すべての銀河の中心にあると考えられているこれらのブラック ホールは、ガス状の降着円盤に囲まれています。ガスがブラックホールに向かって落下すると、信じられないほどの力を持つ電磁放射の形でエネルギーが放出されます。この現象はクエーサーと呼ばれ、一部のクエーサーは天の川全体よりも何千倍も明るく、まさにこの種の研究で求めているものです。クエーサーは宇宙全体に広がっているため、複数の測定の理想的なターゲットとなっています。
英国のダラム大学とイタリアのフィレンツェ大学の天文学者は、1,600 個のクエーサーからの観測を使用して、誕生から約 10 億年後までの宇宙の膨張率を計算しました。
1 光年離れたものを見るとき、本質的には過去を調べて、そのオブジェクトを 1 年前と同じように見ていることになります。この場合、天文学者は過去約 120 億年を見ています。奇妙なことに、彼らが発見した120億年前の膨張率の値は、約80億年前の領域を調べた以前の研究で報告された膨張率と似ていた.言い換えれば、2 つの異なるエポックは、実際にはそうであってはならないのに、同じ拡大率を持っていたのです。私たちの現在の宇宙論の知識には、それを説得力をもって説明できるものは何もありません.
もちろん、これはまだ初期の研究であり、徹底的に調査され、再現される予定です — しかし、それが確認された場合、天体物理学者は説明を見つけるために多くの調査を行う必要があります.
ただし、この時点ではまだ投機的な解決策の 1 つとして考えられます。とらえどころのない暗黒エネルギーと関係がある可能性があります。これは、重力に逆らって作用し、宇宙全体を占めると仮定されている理論上のエネルギー形態です。筆頭著者であるフィレンツェ大学の Guido Risaliti 博士は次のように結論付けています。
研究「高赤方偏移のクエーサーのハッブル図からの宇宙論的制約」は Nature Astronomy に掲載されました .
