宇宙のどこかがおかしい。少なくとも物理学者がこれまでに知っているすべてに基づいています。星、銀河、ブラックホール、および他のすべての天体は、時間の経過とともに互いにより速く遠ざかっています。宇宙の私たちのローカルな近隣での過去の測定は、宇宙が最初よりも速く外に向かって爆発していることを発見しました。科学者による宇宙の最良の記述子に基づくと、それは当てはまりません。
ハッブル定数として知られている値の測定値が正しい場合、それは、現在のモデルに、原因不明の基本粒子や、暗黒エネルギーとして知られている謎の物質で起こっている奇妙な何かなどの重要な新しい物理学が欠けていることを意味します。
さて、1月22日、Royal Astronomical SocietyのMonthly Noticesジャーナルに掲載された新しい研究で、科学者たちはハッブル定数をまったく新しい方法で測定し、実際に宇宙が現在よりも速く拡大していることを確認しました初期。
「何か面白いことが起こっている」
宇宙がどのようにして小さくて熱くて濃いスーププラズマの斑点から今日の広大な広がりにどのように進んだかを説明するために、科学者たちはラムダ冷暗黒物質（LCDM）モデルと呼ばれるものを提案しました。モデルは、重力を引き出すが光を放出しない一種の物質である暗黒物質と、重力に対抗するように見える暗黒エネルギーの特性に制約を課します。 LCDMは、銀河の構造と宇宙マイクロ波背景（宇宙の最初の光）だけでなく、宇宙内の水素とヘリウムの量も正常に再現できます。しかし、なぜ宇宙が今より早く拡大したのかを説明することはできません。
これは、LCDMモデルが間違っているか、拡張率の測定が間違っていることを意味します。
新しい方法は、最終的に拡大率の議論を解決することを目的としていると、カリフォルニア大学ロサンゼルス校の研究者であり、新しい研究の筆頭著者であるサイモン・ビラー氏は、Live Scienceに語った。これまでのところ、新しい独立した測定により不一致が確認され、新しい物理が必要になる可能性があります。
ハッブル定数を明らかにするために、科学者たちは以前にいくつかの異なる方法を使用していました。局所宇宙（宇宙の近くの部分）で超新星を使用したものもあれば、脈動して定期的に明るさがちらつく星のタイプであるセファイドに依存しているものもあります。さらに、宇宙背景放射を研究している人もいます。
新しい研究では、クエーサー（巨大なブラックホールによって駆動される非常に明るい銀河）からの光を使用する手法を使用して、結びつきを打破しました。
「実験がどんなに慎重であっても、測定を行うために彼らが使用しているツールの種類に組み込まれている効果が常に存在する可能性があります。そのため、グループがこのようにやって来て、まったく異なるツールのセットを使用すると…同じ答えが得られれば、その答えは技術に重大な影響を与えた結果ではないとすぐに結論づけることができます」と語った。 「本当に興味深いことが起こっているという自信が高まっていると思います」研究に関与しなかったリースは、Live Scienceに語った。
二重に見える
この手法の仕組みは次のとおりです。クエーサーからの光が介在する銀河を通過するとき、銀河からの重力により、その光は地球に衝突する前に「重力で曲がる」ようになります。銀河はレンズのように振る舞い、クエーサーの光を複数のコピーに歪ませました。最も一般的には、銀河に対するクエーサーの配置に応じて2つまたは4つです。それらのコピーのそれぞれは、銀河の周りのわずかに異なる経路を移動しました。
クエーサーは通常、多くの星のように着実に光っていません。中央のブラックホールに落ちる物質のために、数時間から数百万年のスケールで明るさが変化します。したがって、クエーサーの画像が光路が等しくない複数のコピーにレンズ化されている場合、特定のコピーからの光が地球に到達するまでの時間が長くかかるため、クエーサーの明るさを変更すると、コピー間に微妙なちらつきが生じます。
この不一致から、科学者たちはクェーサー銀河と中間銀河の両方からどれだけ離れているかを正確に判断できました。ハッブル定数を計算するために、天文学者はその距離をオブジェクトの赤方偏移、またはスペクトルの赤い端に向かって光の波長のシフトと比較しました（これは、宇宙が拡大するにつれてオブジェクトの光がどれだけ伸びたかを示します）。
クエーサーの4つの画像またはコピーを作成するシステムからの光の研究は、過去に行われてきました。しかし、新しい論文では、Birrと彼の共同研究者は、クエーサーの2倍の画像のみを作成するシステムからハッブル定数を測定することが可能であることを首尾よく実証しました。これにより、調査できるシステムの数が劇的に増加し、最終的にハッブル定数をより正確に測定できるようになります。
「4回出現するクエーサーの画像は非常にまれです。全天に渡って50〜100枚しかない可能性があり、すべてが測定できるほど明るいわけではありません」とBirrer氏はLive Scienceに語った。 「しかしながら、二重レンズシステムは、約5倍の頻度でより頻繁にあります。」
ダブルレンズシステムからの新しい結果は、以前に測定された他の3つの4レンズシステムと組み合わされて、メガパーセルあたり毎秒72.5 kmのハッブル定数の値を示しています。これは、他のローカルユニバースの測定値と一致していますが、遠いユニバース（古いユニバース、または初期のユニバース）からの測定値よりも約8％高くなっています。新しい手法がより多くのシステムに適用されると、研究者は遠方（または初期）の宇宙と局所的（より最近の）宇宙の測定値の正確な違いを理解できるようになります。
「鍵となるのは、そうですね、そういうことは同意しないということから、同意しないレベルを非常に正確に測定することです。何が起こっているのかを言う理論」とリース氏はLive Scienceに語った。
ハッブル定数を正確に測定することで、科学者は宇宙がどれほど速く飛んでいるのかを理解するのに役立ちます。この値は、宇宙の年齢と遠方の銀河の物理的なサイズを決定するために不可欠です。また、暗黒物質と暗黒エネルギーの量について、天文学者に手掛かりを与えます。
おそらくエキゾチックな物理学が膨張率測定におけるそれらのミスマッチを説明するかもしれないものを説明することに関しては、それはずっと先のことです。
