宇宙は数十億の銀河と数兆の星で満たされ、数え切れないほどの数の惑星、月、小惑星、彗星、そして塵とガスの雲-宇宙の広大な中で渦巻いています。
しかし、ズームインすると、これらの天体の構成要素は何で、どこから来たのでしょうか。
水素は宇宙で見られる最も一般的な元素であり、ヘリウムがそれに続く。一緒に、彼らはほぼすべての通常の問題を構成します。しかし、これは宇宙のごく一部にすぎません-約5％。残りはすべて、見えないもので作られ、間接的にしか検出できません。
主に水素
それはすべて、約138億年前のビッグバンから始まりました。そのとき、超高温で密に詰まった物質が突然、急速に全方向に膨張しました。 NASAによると、ミリ秒後の新生宇宙は、中性子、陽子、電子、光子、その他の素粒子の塊であり、約1,000億ケルビンで揺れ動いていました。
天文学の教授であるネタバーコール氏は、周期表のすべての既知の要素を構成するすべての物質、およびブラックホールから大規模な星、宇宙塵の斑点まで、宇宙のすべての物体はビッグバン中に作成されたと述べています。ニュージャージー州のプリンストン大学の天体物理学科で。
「私たちは、このような暑くて密度の高い環境に存在していたであろう物理法則すら知りません」とバーコール氏はLive Scienceに語った。
ビッグバンから約100秒後、気温はまだ変化のない10億度にまで下がりました。およそ38万年後、宇宙は陽子と中性子が一緒になってリチウム、ヘリウム、水素同位体ジュウテリウムを形成し、自由電子がトラップされて中性原子を形成するのに十分なほど冷却されました。
初期の宇宙には非常に多くの陽子が飛び交っていたため、水素（1つの陽子と1つの中性子を含む最も軽い元素）が最も豊富な元素になり、宇宙の原子のほぼ95％を占めました。 NASAによれば、宇宙の原子の5％近くがヘリウムです。その後、ビッグバンから約2億年後、最初の星が形成され、残りの元素が生成されました。これらの元素は、宇宙のすべての通常の物質の残りの1％の一部を構成しています。
見えない粒子
ビッグバンの間に、ダークマターという別のものが作成されました。 「しかし、それらの粒子が検出されていないため、どのような形になったのかはわかりません」とバーコール氏はLive Scienceに語った。
暗黒物質を直接観測することはまだできませんが、その指紋は宇宙の最初の光、または宇宙マイクロ波背景放射（CMB）に保存されています。科学者たちは最初に1930年代に暗黒物質の存在を提案しました。暗黒物質の目に見えない力が、高速で移動する銀河団を結びつけたものでなければならないと理論化しました。数十年後の1970年代、アメリカの天文学者であるベラルビンは、星の予想よりも速い回転速度で暗黒物質の間接的な証拠を発見しました。
ルビンの発見に基づいて、天体物理学者は、暗黒物質は、それが見たり測定したりすることはできなかったとしても、宇宙の重要な部分を構成しなければならないと計算しました。しかし、約20年前、科学者たちは宇宙が暗黒物質よりも奇妙な何かを保持していることを発見しました。暗黒エネルギーは、物質または暗黒物質よりもはるかに豊富であると考えられています。
たまらない力
ダークエネルギーの発見は、科学者が宇宙に膨張を引き起こしたり、方向を逆転させたりして、宇宙自体を内側に崩壊させるのに十分な暗黒物質があるのではないかと考えたために起こりました。
驚いたことに、1990年代後半に研究者のチームがこれを調査したとき、彼らは宇宙がそれ自体で崩壊していないだけでなく、これまでにない速さで外に向かって膨張していることを発見しました。グループは、未知の力-ダークエネルギーと呼ばれる-が空間の明らかな隙間で宇宙を押しており、その勢いを加速していると判断しました。科学者の調査結果は、2011年に物理学者アダムリース、ブライアンシュミット、およびソールペルムッターにノーベル物理学賞を授与しました。
宇宙の加速膨張率を説明するために必要な力のモデルは、暗黒エネルギーが宇宙の70％から75％を構成しなければならないことを示唆しています。一方、ダークマターは約20％から25％を占めているが、いわゆる普通の物質-私たちが実際に見ることができるもの-は宇宙の5％未満を占めると推定されているとバーコール氏は語った。
ダークエネルギーが宇宙の4分の3を占めることを考えると、それを理解することは間違いなく今日の科学者が直面している最大の課題であり、天体物理学者のマリオリビオは、メリーランド州ボルチモアにあるジョンズホプキンス大学の宇宙望遠鏡科学研究所とともに、Live Scienceの姉妹サイトに語りました。 Space.com、2018年。
「暗黒エネルギーは過去の宇宙の進化に大きな役割を果たしていなかったが、将来の進化において支配的な役割を果たすだろう」とリビオは言った。 「宇宙の運命は暗黒エネルギーの性質に依存している。」
