銀河が40万年未満のときに生成された宇宙マイクロ波背景の温度差のビュー。ウィルキンソンマイクロ波異方性プローブ（WMAP）からの9年間の観測から作られました。
（画像：©NASA）
ポールサッターは、オハイオ州立大学の天体物理学者であり、COSI科学センターの主任科学者です。サッターはまた、「宇宙人に尋ねる」、「宇宙ラジオ」のホストであり、世界中のAstroToursをリードしています。 Sutterはこの記事をSpace.comのExpert Voices：Op-Ed＆Insightsに寄稿しました。
ビッグバンモデルは、私たちが住んでいる宇宙の歴史について最も成功した説明であり、コアフレームワークを単一のTシャツ可能な文章にカプセル化するのは途方もなく簡単です。昔、私たちの宇宙はずっと小さかった。この単純なステートメントから、何十年もの観察によって検証された主要なテスト可能な予測が流れます。宇宙の膨張率。宇宙マイクロ波背景。最も軽い要素の生産。近銀河と遠銀河の違い。宇宙論を科学にするジューシーな証拠のすべて。
しかし、いくつかの問題があります。 [宇宙：ビッグバンから10の簡単なステップ]
「バニラ」ビッグバンモデルは、他の追加や修正がないと、すべての観察結果を説明できません。
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地平線上の目
膨大な容量の生スペースを見ることができます。私たちの観測可能な宇宙は直径900億光年以上です。そして、遠くを見ると、過去をより深く見つめています。私たちを取り巻くのは宇宙のマイクロ波背景で、宇宙がほとんど生まれていないときに放出された残りの化石の光はたったの27万年、過去138億年をはるかに超えています。
その光は宇宙の遠方から私たちに届くので、遠いので今は私たちにはアクセスできません。そして、その背景光の異なる部分は互いにアクセスできません。物理学のすばらしい専門用語では、宇宙のマイクロ波背景の領域は因果関係がありません。つまり、過去138億年の間に観測可能な宇宙の限界の1つのチャンクが別のチャンクと通信するには、光速よりも速い信号を送信する必要があったでしょう。
宇宙のマイクロ波背景がほとんど完全に滑らかでなければ、それはまったく大したことではありません。幼児の宇宙は、100万分の1まで同じ温度でした。 1つの領域の変更が他の領域に影響を与えるのに十分な時間がない場合、どのようにしてすべての人がうまく調整されましたか？
ストレートで細い
私たちが測定できる限り最高に、私たちの宇宙の幾何学は完全に、完全に、これまでにないほど退屈に平らに見えます。大きな宇宙スケールでは、平行線は永久に平行のままであり、三角形の内角は合計で180度になります。高校で学んだユークリッド幾何学のすべての規則が適用されます。
しかし、ありません 理由 私たちの宇宙が平らになるために。大規模では、必要な古い曲率があった可能性があります。私たちのコスモスは、巨大な多次元のビーチボール、または乗馬用のサドルのような形をしている可能性があります。しかし、いいえ、それは横ばいでした。そして、ほんの少しフラットではありません。現代の宇宙で数パーセントの精度で曲率を測定しないためには、若い宇宙は100万分の1まで平坦であったに違いありません。
どうして？可能なすべての曲率の選択肢の中で、ほぼ完全に平らなものは少し疑わしいように見えませんか？そして確かに、私たちは平坦性に理由があるのではないかと疑っています。それはサイコロの幸運なロールではありません。
ただ1つの極
磁気単極子は理論上の獣です。磁極の1つだけを示す時空自体のフラクチャ—孤独な中をさまよう北または南極の粒子を想像してください。 （私たちが知っているように、磁北を持つオブジェクトは、もう一方の端にも磁南があります。）非常に早い宇宙の私たちの最高のモデルによると（それが約10 ^ -35秒であったときのように）、いいえ、それはタイプミスではありません）エキゾチックなプロセスは、これらの厄介なもので宇宙を完全に溢れさせるはずです。
これらの単極子は非常に一般的であるため、日常の宇宙生活の通常の部分になります。それでも、単一の証拠は見ていません。ゼロ。ジルチ。暗い宇宙の汽水域に潜むモノポールモンスターはいないようです。
それで、彼らはどこに行きましたか？私たちの宇宙が興味をそそられるように、それらは豊富に製造されているはずですが、どこにも見つけることができません。
大きくするだけ
私たちがこれらの難問に対処する最善の解決策は、インフレと呼ばれるプロセスです。このアイデアは最初に提案され、造語されました。 — 1980年に物理学者アランガスによって、磁気単極子で宇宙を氾濫させたのと同じエキゾチックなプロセスが宇宙を驚異的に急速な膨張の期間に送り込んだ可能性があると彼が示唆したとき。
あなたの体、直腸、脳、骨格、すべての取引を、観測可能な宇宙全体の大きさに膨らませたと想像してください。それを実行するのに10 ^ -32秒もかからなかったと想像してください。これは深刻な拡大であり、まさにインフレとは私たちが意味するものです。私たちの宇宙が信じられないほど若かったとき、ガスは提案しました、 膨らんだ そのような巨大な鱗に、瞬きよりも短い時間で。
ガスにとって、それはモノポール問題を解決するための最もクリーンなルートでした。宇宙をすごくすることで 大きい、単極子は単に希釈されます。私たちの観測可能な宇宙のパッチは、シバン全体のほんの一部ですが、そこには非常に多くのボリュームがあり、これまでのように、モノポールに遭遇することは期待できません。
このインフレの時代は、バニラビッグバンの他の2つの欠点も解決します。インフレ前の宇宙には、より大きな状態に移行する前に、温度を調整して均一化するのに十分な時間がありました。そして、そのような途方もなく巨大な宇宙では、観測可能なパッチの平坦な形状を測定せざるを得ませんでした。宇宙全体の曲率が何であるかは誰が気にしますか—非常に大きいため、私たちには平らに見えます。地球は曲がっていますが、裏庭は地球の表面よりもはるかに小さいため、素敵で平らです。同じロジックを宇宙論のスケールに適用するだけで、あなたは黄金です。
それでも、インフレの根底にあるメカニズムは十分に理解されておらず、中途半端な科学理論と見なされるためには、現在の観測を説明するだけでなく、将来の観測を予測することもできません。
そして、それは別の日の話になります。
iTunesとWebサイト（http://www.askaspaceman.com）で入手できるAsk a Spacemanポッドキャストの「なぜ宇宙のインフレが必要なのか（パート2）」というエピソードを聞いて、詳細を学んでください。 Massimiliano S.、Lorenzo B。、@ ZachCoty、Pete E.、Christian W。、@ up_raw、Vicki K.、Thomas、Banda C.、Steve S.、Evan W.、Andrew P。、@ MarkRiepe、@に感謝Luft08、@ kazoukis、Gordon M.、Jim W.、Cosmic Wakes、Floren H.、Gabi P.、Amanda Z。、@ scaredjackel。 Twitterで#AskASpacemanを使用するか、Paul @PaulMattSutterおよびfacebook.com/PaulMattSutterをフォローして、質問を投稿してください。 Twitter @SpacedotcomとFacebookでフォローしてください。 Space.comの元の記事。
