The Universe Is Expanding So Fast We Might Need New Physics to Explining It

宇宙は予想以上に速く膨張しており、天文学者は宇宙の仕組みに関する理論に新しい物理学を取り入れなければならないかもしれないことを示唆していると、新しい研究が報告しています。

今回修正された膨張率は、ビッグバン直後の宇宙の軌跡の観測によって予測されたものよりも約10%速いものです。

「この不一致はずっと続いていて、今では本当に偶然では済まされないところまで来ています」と、ジョンズ・ホプキンス大学(ボルチモア)の物理学・天文学教授である筆頭著者のAdam Riess氏は声明の中で述べています。 1990年代後半に宇宙の膨張が加速していることを明らかにし、2011年にブライアン・シュミット、ソール・パールマターとともにノーベル物理学賞を受賞したリエスは、「これは私たちが予想していたことではありません」と述べています。 何がこの驚くべき加速をもたらしているのかは明らかではありませんが、多くの天文学者は、ダークエネルギーと呼ばれる謎の反発力に言及しています。

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この図は、天文学者がハッブル定数と呼ばれる宇宙の時間的な膨張の速さを計算するために使用する3つの基本的なステップを示しています。 すべてのステップは、近くの銀河の正確な距離を測定することから始めて、さらに遠くの銀河へと移動することで、強力な「宇宙距離のはしご」を構築することになります。 この梯子は、研究者が距離を計算するために使用できる固有の明るさを持つ、さまざまな種類の天体の測定を積み重ねたものです。 (Image credit: NASA, ESA, and A. Feild (STScI))

今回の研究では、Riess氏らがハッブル宇宙望遠鏡を使って、天の川銀河の衛星銀河の一つである大マゼラン雲(LMC)にある70個のケフェイド型変光星を調査しました。 ケフェイド変光星は、予測可能な速度で暗くなったり明るくなったりすることから、天文学者が距離を計算するための「標準ロウソク」と呼ばれています。

(もう一つの標準光源である「1a型超新星」と呼ばれる星の爆発は、さらに遠くの宇宙までの距離を測定することができます。

さらに、アメリカ、ヨーロッパ、チリの研究者によるアラウカリア・プロジェクトがLMCの連星系を調査し、一つの星が隣の星の前を通過するときに起こる減光に注目したことも、リエスチームの観測結果に反映されました。

これらの情報をもとに、アメリカの天文学者エドウィン・ハッブルにちなんで「ハッブル定数」と呼ばれる、現在の宇宙の膨張率を計算しました。

その結果、1メガパーセクあたり毎秒約46.0マイル(74.03キロメートル)、1メガパーセクは約326万光年となりました。

この数値の不確かさは、わずか1.9%です。

一方、「予想される」膨張率は、1メガパーセクあたり毎秒約41.9マイル(67.4km)です。

この予想膨張率は、欧州のプランク衛星が宇宙マイクロ波背景(138億2000万年前に宇宙が誕生した際に発生したビッグバンの残光)を観測した結果に基づいています。 根本的に異なるものを測定しているのです」とRiess氏は述べています。

「1つは、私たちが見ている現在の宇宙がどのくらいの速さで膨張しているかを測定したもの。 もう1つは、初期宇宙の物理学と、宇宙がどのくらいの速さで膨張しているべきかという測定結果に基づいた予測です。 “

今回の研究は、本日(4月25日)、The Astrophysical Journalに掲載されました。

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マイク・ウォールがエイリアンの生命体の探索について書いた本『Out There』(Grand Central Publishing, 2018; illustrated by Karl Tate)が発売されました。 Twitterで@michaeldwallをフォローしてください。 Twitter @Spacedotcom または Facebook でフォローしてください。

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