複数または無限の数の宇宙が存在する可能性があると述べている多元宇宙理論は、宇宙論および理論物理学において古くからあるコンセプトです。この用語は19世紀後半にさかのぼりますが、この理論の科学的根拠は、量子物理学、およびブラックホール、特異点、ビッグバン理論から生じる問題などの宇宙論的力の研究に由来しています。
この理論に関して最も重要な問題の1つは、生命が複数の宇宙に存在できるかどうかです。物理学の法則が実際に宇宙から宇宙へと変化した場合、これは生命そのものに何を意味するのでしょうか？国際的な研究者のチームによる新しい一連の研究によると、人生がマルチバース全体で共通している可能性があります（実際に存在する場合）。
「暗黒エネルギーが銀河形成に与える影響。私たちの宇宙の未来は何を保持していますか？」そして「銀河形成効率とEAGLEシミュレーションによる宇宙定数の多元的説明」は、最近発表されました 王立天文学会の月次通知。前者の研究は、ダーラム大学の大学院生であるハイメ・サルシドが主導した
後者は、シドニー大学のジョン・テンプルトン研究員であるルーク・バーンズが率いる シドニー天文学研究所。両チームには、西オーストラリア大学の電波天文研究国際センター、リバプールジョンムーア大学天体物理研究所、およびライデン大学ライデン天文台のメンバーが含まれていました。
一緒に、研究チームは宇宙の加速された拡大がどのように私たちの宇宙の星と銀河の形成の速度に影響を及ぼしたのかを決定しようとしました。この加速速度は、宇宙論のラムダ-コールドダークマター（ラムダ-CDM）モデルの不可欠な部分であり、アインシュタインの一般相対性理論によって提起された問題から生じました。
アインシュタインの場の方程式の結果として、物理学者は宇宙がビッグバン以来膨張または収縮の状態にあることを理解しました。 1919年に、アインシュタインは「宇宙定数」（ラムダで表される）を提案することで対応しました。これは重力の影響を「抑え」、したがって宇宙が静的で不変であることを保証する力でした。
その後まもなく、アインシュタインはこの提案を撤回しました。エドウィンハッブルが（他の銀河の赤方偏移の測定に基づいて）宇宙が実際に膨張状態にあることを明らかにしたときです。アインシュタインは明らかに、結果として宇宙定数を彼のキャリアの「最大の失敗」と宣言するまで行きました。しかし、1990年代後半の宇宙論的拡大の研究により、彼の理論は再評価されました。
要するに、大規模宇宙の進行中の研究は、過去50億年の間に宇宙の拡大が加速していることを明らかにしました。そのため、天文学者たちは、この加速を引き起こしていた不思議で目に見えない力の存在を仮定し始めました。一般に「ダークエネルギー」として知られているこの力は、重力の影響を相殺する役割があるため、宇宙定数（CC）とも呼ばれます。
それ以来、天体物理学者と宇宙学者は、ダークエネルギーがどのように宇宙の進化に影響を与えたかを理解しようと努めてきました。現在の宇宙論モデルは、観測されているよりも多くの暗黒エネルギーが宇宙にあるに違いないと予測しているため、これは問題です。ただし、より多くのダークエネルギーを考慮すると、急激な膨張が起こり、星、惑星、生命が形成される前に物質が希釈されます。
したがって、最初の研究では、サルシドとそのチームは、より多くの暗黒エネルギーの存在が私たちの宇宙での星形成の速度にどのように影響を与えることができるかを決定しようとしました。これを行うために、彼らはEAGLE（GaLaxiesとその環境の進化とアセンブリ）プロジェクトを使用して流体力学シミュレーションを実施しました。これは観測された宇宙の最も現実的なシミュレーションの1つです。
これらのシミュレーションを使用して、チームはダークエネルギー（観測値で）が過去138億年、および今後さらに138億年にわたって星形成に与える影響を検討しました。これから、チームは、宇宙の膨張率の違いにもかかわらず、ダークエネルギーが宇宙での星形成に無視できる影響を与えるであろうことを示す単純な分析モデルを開発しました。
彼らはさらに、宇宙がその恒星の質量のほとんどをすでに生成していて、星形成の総密度の約15％の減少しか引き起こしていない場合にのみ、ラムダの影響が重要になることを示しました。サルシドがダーラム大学のプレスリリースで説明したように：
「多くの物理学者にとって、私たちの宇宙における説明されていないが一見特別な量の暗黒エネルギーはイライラするパズルです。私たちのシミュレーションは、宇宙の暗黒エネルギーがはるかに多いか、ごくわずかであっても、星と惑星の形成に最小限の影響しか及ぼさず、生命が多宇宙全体に存在する可能性があることを示しています。」
2番目の研究では、チームはEAGLEコラボレーションの同じシミュレーションを使用して、さまざまな程度のCCが銀河と星の形成に及ぼす影響を調査しました。これは、宇宙で観測されている現在の値の0〜300倍の範囲のラムダ値を持つ宇宙のシミュレーションで構成されていました。
しかし、宇宙の星形成率は、加速膨張が始まる前の約35億年（約85億年前とビッグバン後の約53億年）でピークに達したため、CCの増加による速度への影響はわずかでした星形成の。
総合すると、これらのシミュレーションは、物理法則が大きく異なる可能性がある多元宇宙では、より暗いエネルギーの宇宙加速膨張の効果は、星や銀河の形成率に大きな影響を与えないことを示しました。これは、次に、少なくとも理論的には、多元宇宙の他の宇宙が私たちと同じくらい居住可能であることを示しています。バーンズ博士が説明したように：
「マルチバースは以前、ダークエネルギーの観測値を宝くじとして説明すると考えられていました。私たちはラッキーチケットを持っており、私たちが知っているように生命を許す美しい銀河を形成する宇宙に住んでいます。私たちの仕事は、私たちのチケットがいわば幸運すぎると思われることを示しています。人生で必要な以上に特別です。これはマルチバースの問題です。パズルは残ります。」
ただし、チームの研究では、宇宙におけるダークエネルギーの観測値を説明する多元宇宙理論の能力にも疑問が投げかけられました。彼らの研究によると、もし私たちが多元宇宙に住んでいるとしたら、私たちは自分の50倍もの暗黒エネルギーを観測しているでしょう。その結果はマルチバースの可能性を除外するものではありませんが、私たちが観察したわずかな量のダークエネルギーは、まだ発見されていない自然の法則の存在によってより適切に説明されます。
ダラム大学計算宇宙研究所のメンバーであり、論文の共著者であるリチャードバウアー教授は、次のように説明しています。
「宇宙での星の形成は、重力の引力と暗黒エネルギーの反発力との間の戦いです。私たちのシミュレーションでは、私たちの宇宙よりもはるかに暗いエネルギーを持つ宇宙が幸福に星を形成できることを発見しました。それでは、なぜ私たちの宇宙にこのようなわずかな量の暗黒エネルギーがあるのでしょうか。私たちは宇宙のこの奇妙な性質を説明するために新しい物理法則を探す必要があると思います。多元宇宙理論は物理学者の不快感を救うことはほとんどありません。」
これらの研究は、スティーブンホーキングの最終理論に続いているため、タイムリーであり、マルチバースの存在に疑問を投げかけ、代わりに有限で適度に滑らかな宇宙を提案しました。基本的に、3つすべての研究は、私たちが多元宇宙に住んでいるかどうか、および宇宙の進化におけるダークエネルギーの役割についての議論はまだ終わっていないことを示しています。しかし、将来に役立つ手がかりを提供する次世代のミッションを楽しみにしています。
これらには ジェームズウェッブ宇宙望遠鏡 （JWST）、 広視野赤外線調査望遠鏡 （WFIRST）、および地上のような観測所 平方キロメートルのアレイ （SKA）。私たちの太陽系の太陽系外惑星とオブジェクトを研究することに加えて、これらの使命は最初の星と銀河がどのように形成されたかを研究し、ダークエネルギーが果たす役割を決定することに専念します。
さらに、これらのすべてのミッションは、2020年代のいつか最初の光を集めることが期待されています。宇宙論的な影響を伴うより多くの情報がわずか数年で届くので、お楽しみに。
