前書き
約138億年前、私たちが知っている宇宙が始まりました。ビッグバンとして知られているこの瞬間は、宇宙自体が急速に拡大し始めたときです。ビッグバンの時に、観測可能な宇宙（少なくとも2兆の銀河の材料を含む）は、1センチメートル未満の空間に収まります。現在、観測可能な宇宙は、全体で930億光年あり、まだ拡大しています。
ビッグバン、特にそれ以前に何が起こったのかについて、多くの質問があります。しかし、科学者はいくつかのことを知っています。すべての始まりについて、最も心を痛める発見をいくつか読んでください。
宇宙は拡大しています
1929年まで、宇宙の起源は神話と理論に完全に包まれていました。しかし、その年、エドウィンハッブルと呼ばれる進取的な天文学者は、宇宙について非常に重要な何かを発見しました。それは、その過去を理解する新しい方法を開くものです。すべてが拡大しています。
ハッブルは、赤方偏移と呼ばれるものを測定することによって彼の発見をしました。 （オブジェクトから離れるほど、赤方偏移が顕著になります。）ハッブルは、遠方の銀河では距離とともに赤方偏移が直線的に増加することを発見しました。これは、宇宙が静止していないことを示しています。どこでも、一気に拡大しています。
NASAによれば、ハッブルはハッブル定数として知られているこの膨張率を計算することができました。科学者が宇宙をかつて小さな点に詰め込んでいたと推定し、理論化することを可能にしたのはこの発見でした。彼らはその拡大の最初の瞬間をビッグバンと呼んだ。
宇宙マイクロ波背景放射
1964年5月、ベル電話研究所の研究者であるアルノペンジアスとロバートウィルソンは、ニュージャージー州に新しいラジオ受信機の建設に取り組んでいました。彼らのアンテナは、いつでもどこからでも発生しているように見える奇妙なブザーを拾い続けました。彼らはそれが装置のハトであるかもしれないと思ったが、巣を取り除くことは何もしなかった。干渉を減らすための他の試みも行いませんでした。最後に、彼らは彼らが現実のものを拾っているのに気づきました。
彼らが検出したのは、宇宙の最初の光、つまり宇宙マイクロ波背景放射でした。この放射はビッグバンから約380,000年前にさかのぼります。そのとき、宇宙は光子（光を構成する波のような粒子）が自由に移動するのに十分に冷却されました。発見は、ビッグバン理論と、宇宙がその最初の瞬間の光速よりも速く拡大したという考えを支持しました。 （これは、宇宙の背景が非常に均一で、小さな点から一度にすべてがスムーズに拡大することを示唆しているためです。）
スカイマップ
宇宙のマイクロ波背景の発見は、宇宙の起源への窓を開きました。 1989年、NASAは、背景放射の小さな変動を測定するCosmic Background Explorer（COBE）と呼ばれる衛星を打ち上げました。 NASAによれば、その結果は宇宙の「赤ちゃんの絵」であり、宇宙の膨張における最初の密度変化のいくつかを示しています。これらの微小な変化はおそらく、今日の宇宙で私たちが見ている銀河のパターンと、銀河の宇宙の網として知られている空の空間を生み出しました。
インフレの直接的な証拠
宇宙のマイクロ波の背景により、研究者はインフレーションのための「煙る銃」を見つけることができました。ビッグバンで起こった、光よりも速く、巨大な膨張です。 （アインシュタインの特殊相対性理論では、空間を通過する光ほど速くは進まないと主張していますが、これは違反ではありませんでした。空間自体が拡大しました。）2016年、物理学者は特定の種類の偏光または方向性を検出したと発表しました。宇宙マイクロ波背景。この分極は「Bモード」として知られています。 Bモード分極は、ビッグバンからの重力波の最初の直接的な証拠でした。重力波は、宇宙の巨大な物体が加速または減速したときに作成されます（最初に発見されたものは、2つのブラックホールの衝突から発生しました）。 Bモードは、初期の宇宙の膨張を直接調査する新しい方法を提供し、おそらくそれを引き起こした原因を解明する。
これまでのところ、余分な寸法はありません
重力波発見の1つの結果は、科学者が通常の3つを超える追加の次元を検索できるようになったことです。理論家によれば、重力波はそれらの次元が存在する場合、未知の次元に交差することができるはずです。 2017年10月、科学者は2つの中性子星の衝突から重力波を検出しました。彼らは、波が星から地球に移動するのにかかる時間を測定しましたが、余分な次元の漏れの証拠は見つかりませんでした。
2018年7月にJournal of Cosmology and Astroparticle Physicsで発表された結果は、そこに他の次元がある場合、それらは小さいことを示唆しています-それらはサイズが1マイル（1.6 km）未満の宇宙の領域に影響を与えるでしょう。つまり、宇宙は小さな振動する弦でできていて、少なくとも10の十代の次元を予測していると仮定する弦理論は、依然として真実である可能性があります。
拡張が加速しています…
物理学における最も奇妙な発見の1つは、宇宙が拡大しているだけでなく、加速的に拡大していることです。
発見は1998年にさかのぼります。そのとき、物理学者は、タイプIa超新星と呼ばれる特に重い超新星を測定したいくつかの長期プロジェクトの結果を発表しました。結果（2011年に研究者のSaul Perlmutter、Brian P. SchmidtおよびAdam G. Reissがノーベル賞を受賞）は、これらの超新星の中で最も遠い場所からの予想よりも弱い光を明らかにしました。この弱い光は、宇宙自体が拡大していることを示しています。宇宙のすべてのものは、他のものすべてから徐々に遠ざかっています。
科学者たちは、この膨張のドライバーを「ダークエネルギー」と呼びます。これは、宇宙のエネルギーの約68％を占める可能性のある神秘的なエンジンです。この暗黒エネルギーは、NASAのウィルキンソンマイクロ波異方性プローブ（WMAP）によって作成された観測など、宇宙の始まりの理論を宇宙観測の最も正確なマップを作成した機器などの観測に合わせるために重要であるようです。電子レンジの背景はまだ。
…予想よりもさらに速い
2019年4月にリリースされたハッブル望遠鏡の新しい結果は、拡大する宇宙のパズルを深めました。宇宙望遠鏡からの測定は、宇宙の膨張が以前の観測から予想されたより9％速いことを示しています。 NASAによると、銀河の場合、地球からの距離が330万光年ごとに、以前の計算よりも毎秒46マイル（毎秒74キロ）速く計算されます。
なぜこれが宇宙の起源にとって重要なのでしょうか？物理学者は何かを逃しているに違いないからです。 NASAによれば、ビッグバンの期間中とその直後に、3つの個別の暗黒エネルギー「バースト」があった可能性があります。それらのバーストは、私たちが今日目にするものの舞台を設定します。最初のものが最初の拡張を開始した可能性があります。 1秒ははるかに速く起こった可能性があり、宇宙のガスペダルを踏んだ重い足のように機能し、宇宙が以前に考えられていたよりも速く膨張しました。最後のダークエネルギーバーストは、今日の宇宙の加速する膨張を説明するかもしれません。
これは証明されていません-まだ。しかし、科学者たちは見ています。テキサス大学オースティンマクドナルド天文台の研究者たちは、新しくアップグレードされた装置であるホビーエバリー望遠鏡を使用して、暗黒エネルギーを直接探しています。プロジェクトであるホビー-エバーリー望遠鏡の暗黒エネルギー実験（HETDEX）は、110億光年の距離にある銀河からのかすかな光を測定しています。これにより、研究者は宇宙の加速度の経時変化を確認できます。彼らはまた、ビッグバンの直後にすべてを構成する粒子の濃厚なスープで作成された、40万年前の宇宙における擾乱のエコーを研究します。これもまた、膨張の謎を明らかにし、それを駆り立てた暗黒のエネルギーを説明します。
