宇宙の加速膨張の「陰の推進者」が徐々に撤退しつつある…

物理学者は長い間、暗黒エネルギーの強さは一定であると仮定してきたが、宇宙の膨張を地図化するプロジェクトから得られた新たな結果がその見解に疑問を投げかけている。このプロジェクトのデータは、暗黒エネルギーが銀河を加速して遠ざけているものの、その強度は過去45億年の間に弱まっていることをさらに裏付けている。

DESI ローカル。画像出典: KPNO

これは、3月19日のアメリカ物理学会でダークエネルギー分光装置（DESI）共同研究チームが発表した最新の研究結果だ。この研究は3年間のデータ収集に基づいており、2024年に発表された1年間のデータよりも説得力がある。

この研究結果が正しいとすれば、宇宙学者は宇宙の歴史に関する標準モデルを修正せざるを得なくなるかもしれない。このモデルでは、通常、暗黒エネルギーは宇宙の真空の固有の特性であり、時間の経過とともに変化せず、「宇宙定数」であると想定されています。

「今は本当に注目しています」と英国エディンバラ大学の天文学者キャサリン・ヘイマンズ氏は言う。 「これは物理学者にとって難しい問題です。」

DESI は、米国アリゾナ州ツーソン近郊のキットピーク国立天文台にあります。この装置は 5,000 本のロボットアームを使い、視野内の選択された銀河やクエーサーに向けて光ファイバーを調整します。これらのファイバーは、光を精密分光計に送信し、各天体の赤方偏移、つまり地球に到達するまでに宇宙の膨張によって光波がどの程度引き伸ばされるかを測定します。研究者は赤方偏移の値を使用して地球からの天体の距離を推定し、宇宙の膨張の歴史の3次元マップを描くことができます。

この3次元マップでは、科学者たちは銀河の密度を利用して、重粒子音響振動（BAO）として知られる以前の音響振動の残留変動を特定しました。これらの振動は星形成以前から存在し、元々の特徴的な規模は 150 キロパーセク (45 万光年) で、宇宙の膨張とともに拡大し続けています。現在では1,000倍の150メガパーセクにまで拡大し、現在知られている宇宙最大の地形となっている。

BAO の大きさの進化を追跡することで、研究者たちは宇宙の膨張率の変化の歴史を再構築することができました。約50億年前、暗黒エネルギーの推進により、宇宙の膨張は減速から加速へと変化しました。昨年まで、すべての宇宙論データは、暗黒エネルギーが宇宙定数であるという仮定と一致しており、宇宙は加速的に膨張し続けるはずであることを意味していた。

しかし、DESIの最新の分析によると、現在の宇宙膨張の加速は過去よりも弱まっており、これは暗黒エネルギーが宇宙定数であるという仮説と矛盾している。代わりに、データは、ダークエネルギー密度（単位空間あたりのダークエネルギーの量）が45億年前から約10％減少したことを示しています。

分析には、宇宙の歴史110億年をカバーする3000万以上の銀河とクエーサーの赤方偏移データが含まれています。 DESI データの統計的検出力はまだダークエネルギーの宇宙定数特性を完全に反証するのに十分ではありませんが、英国ポーツマス大学の DESI メンバーである Seshadri Nadathur 氏は、DESI が 7 年間のデータを蓄積して調査を完了すれば、この宇宙定数は過去のものとなるだろうと予想しています。

2023年に打ち上げが予定されているユークリッド宇宙望遠鏡と、チリで運用が開始される口径8メートルのベラ・ルビン天文台は、関連する宇宙史データをさらに補完することになるだろう。

企画・制作

出典：中国科学日報

李牧子編纂

編集者：イヌオ

校正：徐来林