天文学者は暗黒物質を、他の物体に対するその引力を介して間接的にマッピングします。
ポール・M・サッター の天体物理学者です オハイオ州立大学、 多数の 宇宙飛行士に聞く そして 宇宙ラジオ、および「宇宙でのあなたの場所。「サッターはこの記事を寄稿しました Space.comの専門家の声：Op-Ed＆Insights.
宇宙論として知られている科学の分野である全宇宙の現代の研究は、その現在の状態が多くの著名な人物によるものであり、1世紀近くにわたって懸命に勝利した献身的な研究にさかのぼります。
これらの名前のいくつかはよく知られているかもしれません： アルバート・アインシュタイン、エドウィンハッブル、ベラルービンなど。しかし最近、ノーベル賞委員会は、あなたが知らないかもしれない名前、ジムピーブルズ、そして 彼に2019年の物理学賞の半分を与えました、「宇宙の進化と宇宙の地球の位置についての私たちの理解への貢献のために。」
言うまでもありませんが、宇宙論は、ジム・ピーブルズの努力なしには、今日のようなものにはなりません。述べることは一つのことです ビッグバンモデル Tシャツの裏側では単純です（たとえば、「宇宙は以前より小さくて暑かったが、今はそうではない」）が、それを比較する予測を行うことができる正確な数学的定式化に変えることは完全に異なります。観察。ピーブルズが宇宙論を「きちんとした、一般的に正しい考え」から「現実の科学の分野」に変えるのを助けたと言っても過言ではありません。彼の洞察が私たちを導いてくれた3つの主要な道を探検しましょう：
宇宙マイクロ波背景
初期の宇宙が今日よりも小さかった場合は、さらに熱く、密度が高かったはずです。そして、この現実を受け入れると、遠い過去のある時点で、 大宇宙 非常に高密度で非常に熱く、完全に異なる物質の状態で存在していたに違いありません。
130億年以上前、宇宙が現在の体積の約100万分の1だったとき、宇宙のすべてのものは非常に滑らかになり、プラズマでした。これは、電子が原子から引き裂かれ、自由に一人で歩き回ります。当時、宇宙はかなり強烈でした。
しかし、それが古くなり、大きくなり、冷たくなりました。そして、ある年齢になると、温度と圧力が臨界しきい値を下回り、電子はすぐにノックオフされることなく原子に付着することができました。瞬く間に宇宙は放射線に対して透明になり、その光—その放出の瞬間に文字通り白熱—は今日まで持続し、宇宙を浸します。
しかし、今日、その光は大量の蒸気を失い、マイクロ波帯で絶対零度をわずか数度上回って冷やしています。この "宇宙マイクロ波背景"は、1964年に2人のマイクロ波物理学者によって偶然発見されましたが、ピーブルズを含む理論家のグループがすでにその存在を予測していたことは知られていない。理論家も。
暗黒物質
1970年代、天文学者 ベラ・ルービン 銀河でおかしなことが起こっているのを発見しました：それらの中の星はあまりに速く軌道を回っていました。実際、非常に迅速に、銀河は数十億年前に自滅したはずです。しかし、彼らはあさりとして幸せでした。
何が起こっていたのですか？銀河のようなスケールで重力の性質について何か理解できませんでしたか？それとも、宇宙にはルービンの観測まで私たちに隠されていた余分な成分がありましたか？
ルビン自身を含む一部の天文学者は、物事を正しくするために物理法則を微調整する必要があると考えていました。しかし、ピーブルズを含む他の人々は、目に見える以上のものが銀河にあると考えました。彼は、私たちが現在「コールドダークマター」と呼んでいるものの最初期の支持者の1人でした。つまり、光と相互作用しない（したがって、重力以外は何とも相互作用しない）新しい物質です。私たちは今それを知っています 暗黒物質 宇宙を飽和させ、通常の物質を少なくとも5：1の比率で押しのけます。
Peeblesと共同研究者は、この新しい仮説が銀河の振る舞いに関して何を意味するのかを調査するというレッグワークを行い、オブザーバーがターゲットと測定するのに役立つテストを提供しました。
今日、私たちはまだダークマターを完全には理解していませんが、その正確なアイデンティティを特定する必要はまだありません—証拠は、宇宙マイクロ波背景自体の微妙な痕跡を含む複数の角度から来ていますが、ダークマターは私たちの主要な成分です宇宙。
宇宙構造
しかし、ピーブルズはビッグバンの最も初期の瞬間や、私たちの宇宙の神秘的で目に見えない要素で止まったわけではありません。 Peeblesは大きくなった—かなり大きくなった。
私たちの周りの宇宙には、あらゆる種類の空想的な配置で、あらゆる種類の異なる種類の銀河が見られます。いくつかの銀河は巨大なクラスターに束縛されていますが、他の銀河はより多くの銀河です。大きくてかさばるものもあれば、小さくてほとんど目立たないものもあります。そして、非常に大きなスケールにズームアウトすると、広大な「コズミックウェブ」、自然界で見られる最大のパターン、目に見える宇宙の一端から他端まで伸びる構造。
宇宙の網は銀河でできており、その名のとおり宇宙の蜘蛛の巣のように見えます。
どうやって それ 起こる？
ピーブルズと彼の友人たちは宇宙ウェブの起源を説明する方法を導き、私たちの宇宙の構造は時間の経過とともにゆっくりと成長し、年を重ねるごとに小さなビットから大きなビットへと成長していくことを発見しました。
彼らは、宇宙マイクロ波背景の構造の種のヒントを探す方法を発見しました。これは、100,000分の1以下の温度の小さな変化として見ることができます。これらの変動は、平均よりもわずかに高い密度の最初のプールの場所であり、より多くの物質（特に暗黒物質）が数百万年の間に流れます。
最終的にそれらの小さなナゲットは銀河に成長し、いくつかの銀河は一緒にプールされて銀河のクラスターを形成します。そして、これらの大きな構造物を構築するために使用されるすべてのものはどこかから来る必要があったので、広大な空の領域が開かれ拡大されました。これらは、ボイドと呼ばれる宇宙ウェブのギャップになりました。
数十年にわたって、ジムピーブルズは何百もの論文を書き、何百人もの天文学者、天体物理学者、物理学者、宇宙学者と協力してきました。
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