カリフォルニア工科大学の宇宙学者は、原子が最初に形成されたときに宇宙の遠隔時代にさかのぼる観測を使用して、銀河のクラスターを生じさせた種の間の動きを検出しました。新しい結果は、銀河団とスーパークラスターを形成する途中の原始物質の動きを示しています。観測は、宇宙背景画像（CBI）として知られるチリのアンデス高地にある機器で取得されたものであり、ビッグバンの直後に急速なインフレが発生した初期宇宙の標準モデルの精度に新しい信頼を提供します。 。
これらの偏光観測の新しい特徴は、銀河クラスターの種とその動きが銀河の最初のクラスターを形成し始めたときの動きを直接明らかにすることです。
サイエンスエクスプレスの10月7日オンラインエディション、CaltechのRawn教授、CBIプロジェクトの主任研究者であるAnthony Readheadと彼のチームは、新しい分極化の結果が宇宙の標準モデルを強力にサポートしていると述べています。暗黒物質と暗黒エネルギーは、私たちが知っているように、日常の問題よりもはるかに蔓延しており、物理学にとって大きな問題となっています。 CBIによる初期の分極観測について説明した関連論文がAstrophysical Journalに投稿されました。
CBIによって観測された宇宙背景は、ビッグバンからわずか40万年後の時代に由来し、宇宙の性質に関する豊富な情報を提供します。この遠い時代には、宇宙のよく知られた構造は存在せず、銀河、星、惑星はありませんでした。代わりに、小さな密度の変動のみがあり、これらは重力の手の下で形成された銀河と星の種でした。
CBI以前の機器は、銀河のスーパークラスターよりもはるかに大きい質量に対応する大きな角度スケールの変動を検出していました。 CBIの高解像度により、スペースマガジンで私たちの周りで観察している構造の種を2000年1月に初めて観察することができました。
膨張する宇宙は冷却され、ビッグバンから40万年後、電子と陽子が結合して原子を形成するのに十分なほど冷たくなりました。この以前は、光子は電子と衝突する前に遠くに移動できず、宇宙は濃い霧のようでしたが、この時点で宇宙は透明になり、それ以来、光子は宇宙全体を自由に流れて今日の望遠鏡に到達しました、 138億年後。したがって、マイクロバンの背景を観測すると、ビッグバンから最初の銀河、星、惑星が形成されるずっと前の40万年前の宇宙のスナップショットが得られます。
新しいデータは2002年9月から2004年5月の間にCBIによって収集され、月のサイズの300倍の総面積をカバーし、月のサイズの一部のみの細部を示す4つの空のパッチをカバーしています。新しい結果は、偏光と呼ばれる光の特性に基づいています。これは、偏光サングラスで簡単に実証できる特性です。そのようなサングラスを通して池から反射された光を見て、それからサングラスを回転させると、明るさが変化する反射光を見ることができます。これは、反射光が偏光されているため、偏光サングラスは、偏光がガラスと適切に位置合わせされている光のみを透過するためです。 CBIも同様に偏光を取り出し、銀河団の種の動きを明らかにするのはこの光の詳細です。
全体の強度には、一連のピークと谷があり、ピークは基本的な「トーン」の連続する高調波です。偏光放射には一連のピークと谷も見られますが、偏光放射のピークは全強度の谷と一致し、逆も同様です。言い換えれば、偏光された放射は、全体の強度と完全に一致していません。偏光放射の総強度とのステップ外のこの特性は、偏光放射が材料の動きから生じることを示しています。
2002年にCBIの姉妹プロジェクトであるDegree Angular Scale Interferometer（DASI）による偏光放射の最初の検出は、2003年のWilkinsonマイクロ波異方性プローブ（WMAP）による測定と同様に、初期宇宙における運動の劇的な証拠を提供しました。本日発表されたCBIの結果は、銀河団に対応する小規模で、偏光放射が総強度と一致していないことを直接実証することにより、これらの以前の発見を大幅に補強しています。
宇宙マイクロ波背景分極に関する他のデータは、DASIチームによって2週間前にリリースされました。その3年間の結果は、分極が実際には宇宙背景によるものであり、天の川からの放射によって汚染されていないというさらに説得力のある証拠を示しています。したがって、これら2つの姉妹プロジェクトの結果は、リードヘッドとDASIの主任研究者であり、CBI論文の共著者であるジョンカールストロムが10年前にこれらの2つの機器を計画したときに意図したように、互いに美しく補完し合っています。
リードヘッドによれば、「物理学は宇宙を支配する暗黒エネルギーについて十分な説明がありません。この問題は、1世紀前の量子革命と相対論的革命以来、基礎物理学に最も深刻な課題を提示しています。これらの偏光実験の成功は、最終的にこの暗黒エネルギーの性質に光を当てる、偏光された宇宙背景の細部を調査する私たちの能力に自信を与えます。」
「これらの分極実験の成功により、宇宙を探索するための新しい窓が開かれました。これにより、インフレの時代からの重力波の観測を通じて宇宙の最初の瞬間を探査することができます」とカールストロムは言います。
CBIデータの分析は、国立電波天文台（NRAO）およびカナダ理論天体物理学研究所（CITA）のグループと共同で行われます。
「これは、理論と観測の驚くべき収束、暗黒物質や暗黒エネルギーなどの謎に満ちた宇宙、そして素晴らしい新技術の配列など、宇宙論的研究において本当にエキサイティングな時期です。ここに根本的な発見の途方もない可能性があります。」 CBIチームの共同執筆者であり主要メンバーであるNRAOのスティーブマイヤーズ氏は、当初からそう語っています。
CITAのディレクターであり、論文の共著者でもあるリチャードボンドによれば、「80年代前半の理論家として、宇宙マイクロ波背景偏光の大きさが、それ自体が英雄的な発見であった微小な温度変化は、遠く離れた将来においても、そのような微小な信号が明らかになるだろうという希望に満ちているように見えました。これらの偏光検出により、CBIなどの実験における著しい技術進歩のおかげで、希望どおりのものが実現しました。 CBIチームのメンバーとしてこれらのシグナルを明らかにし、宇宙構造の形成と進化の標準モデルとして浮上したものに対する宇宙論的重要性を解釈することに完全に従事することは、CITAにとって私たちの特権でした。」
リードヘッドと彼のCBIチームの次のステップは、より多くのデータを取得することによってこれらの偏光観測を大幅に改善し、偏光の放出が自然の手がかりを見つけることを目的として全体の強度と正確にずれているかどうかをテストすることです暗黒物質と暗黒エネルギーの。
CBIは、直径がそれぞれ約3フィートで、10個の周波数チャネルで動作する13個の個別アンテナを備えたマイクロ波望遠鏡アレイであり、機器全体が780個の干渉計のセットとして機能するように設定されています。 CBIは、チリの高原にある高さ16,800フィートのリャノデチャイナントールにあります。これにより、このような高度でこれまでで最も洗練された科学機器が使用されました。望遠鏡は非常に高いので、実際には、科学チームのメンバーはそれぞれ作業を行うためにボトル入り酸素を運ぶ必要があります。
CBIの分極化機能へのアップグレードは、Kavliオペレーティングインスティテュートからの寛大な助成金によってサポートされました。また、このプロジェクトは、バーバラおよびスタンレーローンJrからの継続的なサポートの感謝の意も受けています。カリフォルニア工科大学、カナダ先端研究所、そしてマキシンとロナルドリンデ、セシルとサリードリンクワード、およびシカゴ大学のカブリ宇宙物理研究所からも寛大な支援を受けています。
上記の科学者に加えて、今日のScience Express論文は、CITAのC. ContaldiとJ.L. Sievers、J.K。カルテックとシカゴ大学のカートライトとパディン。 NRAOのB. S.メイソンとM.ポスピエザルスキー。 C. Achermann、P。Altamirano、L。Bronfman、S。Casassus、J。Mayすべてのチリ大学。 C.ディキンソン、J。コバック、T。J.ピアソン、M。シェパードオブカルテック。カリフォルニア大学バークレー校のW.ホルザプフェル。シカゴ大学のE. M. LeitchとC. Pryke;トロント大学とアルバータ大学のポゴシアン。チリのコンセプシオン大学のR.ブストス、R。リーブス、S。トレス。
元のソース：Caltechニュースリリース
