宇宙地図製作者が宇宙の物質のより正確な地図を公開

約 130 億年前に宇宙が初めて誕生したとき、最終的に今日の銀河、恒星、惑星を形成するすべての物質は、絵筆から飛び散った絵の具のように飛び散りました。

現在、150 人以上の科学者と研究者からなる国際グループが、宇宙全体にこの物質がどのように分布しているかについて、これまでで最も正確な測定結果のいくつかを発表しました。現在の物質の地図があれば、科学者は宇宙の進化を形作った力について理解することができます。

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研究チームは、現在の宇宙に関する2つの主要な望遠鏡調査を実施したダークエネルギーサーベイ（DES）と南極望遠鏡のデータを組み合わせた。分析結果は、1月31日にフィジカルレビューD誌に3つの論文として発表された。

分析の結果、研究チームは物質がこれまで考えられていたほど「塊」ではないことを発見し、既存の宇宙の標準モデルに何かが欠けているかもしれないという証拠がさらに増えた。

この物質の進路をたどり、すべてのものがどこに行き着いたかを調べることで、科学者はビッグバンの間に何が起こったのか、そしてそのような大規模な爆発にはどのような力が必要だったのかを再現しようと試みることができます。

この地図を作成するために、DES と南極点望遠鏡からの膨大なデータが分析されました。DES はチリの山頂から 6 年間にわたって夜空を調査し、南極点望遠鏡は宇宙の最初の瞬間まで遡る移動放射線の微かな痕跡を求めて宇宙をくまなく調べました。

科学者たちは、宇宙の物質がすべてどこに行き着いたかを推測することができ、両方のデータセットを厳密に分析することで、より正確な物質マップを提供している。「これは以前の測定よりも正確であり、つまり、以前の分析と比較して、この物質がどこに行き着いたかについての可能性を絞り込んでいる」と著者らは述べた。

2つの異なる天体観測法を組み合わせることで、測定誤差によって結果が狂う可能性が減った。「これはクロスチェックのような機能を果たすため、どちらか一方だけを使う場合よりもずっと確実な測定が可能になる」とシカゴ大学の天体物理学者で共同執筆者のチウェイ・チャン氏は声明で述べた。

分析では重力レンズ効果に注目した。重力レンズ効果は、宇宙を移動する光の一部が、重力の強い銀河などの物体を通過するときにわずかに曲がる現象である。

この方法では、通常の物質と暗黒物質を捉えることができます。暗黒物質は目に見えない物質で、宇宙の質量の大部分を占めていますが、非常に謎めいているため、科学者はそれが何であるかよりも何でないかの方をよく知っています。暗黒物質は光を発しないので、恒星の惑星であるはずがありませんが、ブラックホールの集まりでもありません。

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結果のほとんどは、現在受け入れられている宇宙の最良の理論と完全に一致していますが、理論に亀裂がある兆候もいくつかあります。

「現在の宇宙の変動は、初期の宇宙に定着した標準的な宇宙論モデルを仮定した場合に予測されるよりもわずかに少ないようだ」と、分析の共著者でハワイ大学の天体物理学者エリック・バクスター氏は声明で述べた。

たとえ現在の物質モデルに何かが欠けているとしても、2つの異なる望遠鏡による調査から得た情報を利用することは、天体物理学の将来にとって有望な戦略であると研究チームは考えている。

「この実験は、こうした種類の分析を行うことの難しさと利点の両方を示したと思います」とチャン氏は言う。「宇宙を見るさまざまな角度を組み合わせると、多くの新しいことが可能になります。」