画像クレジット：SDSS
数年前に宇宙を加速していると思われるダークエネルギーと呼ばれる神秘的な力が発見されて以来、天文学者たちはこの理論を支持または否定する追加の証拠を探し求めてきました。スローンデジタルスカイサーベイの天文学者は、暗黒エネルギーの反発的な影響と一致する宇宙背景放射の変動を発見しました。
スローンデジタルスカイサーベイの科学者たちは、暗黒エネルギーの存在に関する独立した物理的証拠の発見を発表しました。
研究者たちは、スローンデジタルスカイサーベイ（SDSS）で数百万の銀河と、NASAのウィルキンソンマイクロ波異方性プローブ（WMAP）からの宇宙マイクロ波背景温度マップを相関させることにより、暗黒エネルギーの痕跡を発見しました。研究者達は、ビッグバンからの冷却された放射線の遺物である古代の宇宙放射線に暗黒エネルギーの「影」を発見しました。
これらの2つの大きな空の調査の結果を組み合わせることで、この発見は暗黒エネルギーの存在の物理的な証拠を提供します。遠い超新星から測定された宇宙の加速に関する以前の研究を補足する結果。ミリ波銀河系外放射のバルーン観測と宇宙マイクロ波背景（CMB）の地球物理学（BOOMERANG）からの観測も、以前の発見の一部でした。
宇宙の主要な構成要素であり、科学の最大の難問の1つであるダークエネルギーは、魅力的というよりは重力的に反発的です。これにより、宇宙の膨張が加速します。これは、通常の（そして暗い）物質の引き寄せとは対照的に、宇宙を減速させます。
「平らな宇宙では、暗黒エネルギーの宇宙がある場合にのみ、私たちが観察している効果が発生します」とピッツバーグ大学の物理学および天文学科の主任研究員であるライアン・スクラントン博士は説明しました。 「宇宙が物質のみで構成されていて、まだ平らである場合、この影響は存在しませんでした。」
「宇宙マイクロ波背景（CMB）からの光子は、ビッグバンから38万年後に私たちのところへ移動するので、統合サックスウルフ効果を含む多くの物理的プロセスを経験できます。この効果は、マイクロ波に対する暗黒エネルギーの痕跡または影です。この効果は、光子のエネルギーに対する重力の影響による宇宙マイクロ波背景の温度の変化も測定します」とスクラントンは付け加えました。
この発見は「暗黒エネルギーの物理的検出であり、暗黒エネルギーの他の検出と非常に相補的」です。SDSSの共同研究者であり、ピッツバーグのカーネギーメロン大学の物理学の准教授であるボブニコル博士は付け加えました。ニコルはIntegrated Sachs-Wolfe効果を日当たりの良い窓の前に立っている人を見ることに例えました。同様に、私たちが見る信号には、暗黒エネルギーに期待する正しい輪郭（または影）があります。
「特に、信号の色は宇宙マイクロ波背景の色と同じであり、それが宇宙起源であり、迷惑な汚染ではないことを証明しています」とニコルは付け加えました。
「この研究は、超新星の研究とは無関係に、CMBとSDSSの両方のデータを同時に説明するには暗黒エネルギーが必要であることを物理的に確認するものです。 SDSSのプロジェクトサイエンティストでプリンストン大学の天文学教授であるジムガンは、次のように付け加えました。
ピッツバーグ大学のAndrew Connolly博士は、宇宙のマイクロ波背景から流れる光子は多くの濃度の銀河と暗黒物質を通過すると説明しました。彼らが重力井戸に落ちるとき、彼らはエネルギーを得る（ちょうど丘を転がるボールのように）。彼らが出てくると、彼らはエネルギーを失います（これも、丘を転がるボールのようです）。マイクロ波の写真画像は、これらのスーパークラスターの濃度に近づくにつれて青みが増し（つまり、エネルギーが増えます）、遠ざかるにつれて赤みが増し（つまり、エネルギーが減ります）します。
「主に通常の物質で構成される宇宙では、赤と青のシフトの正味の効果がキャンセルされると予想されます。しかし、近年、私たちの宇宙のほとんどのものが異常に魅力的であるのではなく、重力的に反発性であることがわかりました。機関。 「ダークエネルギーと呼ばれるこの異常なもの」
SDSSの共同研究者であるコノリー氏は、フォトンが移動する間に重力井戸の深さが減少すると、フォトンはわずかに多くのエネルギーで出て行くと述べています。 「これが真実であれば、銀河の多い地域では、マイクロ波背景温度がわずかに高くなることが予想されます。これがまさに私たちが見つけたものです。」
ステビンズ氏は、単一の質量濃度から予想される正味のエネルギー変化は100万分の1未満であり、研究者が効果を期待する前に多数の銀河を見なければならなかったと付け加えました。彼はその結果が暗黒エネルギーが比較的小さな質量濃度で存在することを確認すると言いました：以前に観察された影響暗黒エネルギーが全体で100億光年の規模であったところ、わずか1億光年。 SDSSデータのユニークな側面は、測光赤方偏移の写真分析からすべての銀河までの距離を正確に測定する能力です。 「したがって、CMBへのこの影響の痕跡が宇宙の時代の関数として成長するのを見ることができます」とコノリー氏は語った。 「将来的には、このような測定から暗黒エネルギーの性質を最終的に決定できるかもしれませんが、それは少しです。」
「ダークエネルギーが存在するという結論を出すには、宇宙が曲がっていないことを前提とすればよいだけです。ウィルキンソンマイクロ波異方性プローブの結果が出された後（2003年2月）、それは十分に受け入れられた仮定です」とスクラントンは説明しました。 「これは非常にエキサイティングです。信号を受信できるかどうかわからなかったため、銀河やその他のソースからの汚染に対してデータをテストするのに長い時間を費やしました。結果が彼らと同じくらい強く出たことは非常に満足のいくものでした。」
この発見は、SDSSが調査した空の3,400平方度で行われました。
「宇宙ベースのマイクロ波と地上ベースの光学データのこの組み合わせは、暗黒エネルギーの特性へのこの新しい窓を私たちに与えました」とプリンストン大学宇宙学者でWMAP科学チームのメンバーであるDavid Spergelは言いました。 「WMAPとSDSSのデータを組み合わせることにより、スクラントンと彼の共同研究者たちは、暗黒エネルギーは、それが何であれ、スローンデジタルスカイサーベイによって調査された大規模なスケールでも重力に引き付けられないものであることを示しました。
「これは、神秘的な暗黒エネルギーを理解しようとする物理学者にとって重要なヒントです」とSpergelは付け加えました。
主要な研究者であるスクラントン、コノリー、ニコル、ステビンズに加えて、ハワイ大学のイスタヴァン・サプディも研究に貢献した。分析に関与している他の人には、プリンストン大学のナイアッシュアフショルディ、ペンシルバニア大学のマックステグマーク、アリゾナ大学のダニエルアイゼンシュタインが含まれます。
スローンデジタルスカイサーベイ（SDSS）について
Sloan Digital Sky Survey（sdss.org）は、全天の4分の1を詳細にマッピングし、1億個の天体の位置と絶対輝度を決定します。また、100万を超える銀河やクエーサーまでの距離も測定します。 Astrophysical Research Consortium（ARC）は、SDSS望遠鏡のサイトであるApache Point Observatoryを運営しています。
SDSSは、シカゴ大学、フェルミラボ、高等研究所、日本参加グループ、ジョンズホプキンス大学、ロスアラモス国立研究所、マックスプランク研究所（MPIA）、マックスPlanck-Institute for Astrophysics（MPA）、ニューメキシコ州立大学、ピッツバーグ大学、プリンストン大学、米国海軍天文台、ワシントン大学。
このプロジェクトの資金は、アルフレッドP.スローン財団、参加機関、国立航空宇宙局、国立科学財団、米国エネルギー省、日本の文部科学省、マックスプランクソサエティから提供されています。
WILKINSON MICROWAVE ANISOTROPY PROBE（WMAP）は、プリンストン大学およびゴダード宇宙飛行センターと提携して構築されたNASAのミッションであり、ビッグバンからの残余熱である宇宙背景放射の温度を測定します。 WMAPミッションは、全天にわたる宇宙マイクロ波背景放射の特性を測定することにより、初期宇宙に存在していた状態を明らかにします。 （http://map.gsfc.nasa.gov）
元のソース：SDSSニュースリリース
