新しい地図が宇宙最古の光を示す

ビッグバンの残光は、その誕生当時は目もくらむほどで、誰も目にすることのない何億年も前に放たれました。今やその残光は私たちを取り囲み、冷たくかすかな光で宇宙を満たしています。この背景放射の温度のわずかな変動は、私たちの宇宙の起源を垣間見るものです。それらは、最終的に今日私たちが知っている宇宙へと成長することになるものの種を明らかにします。今日公開されたこの太古の光の新しい地図は、私たちの宇宙の成分を再配分し、無数の宇宙論的方程式を書き換えることになります。

宇宙は科学者が考えていたよりも1億年古く、138億年前に誕生した。また、新しい研究結果によると、宇宙には当初考えられていたよりも暗黒物質が少し多く、暗黒エネルギーが少し少なく、通常の物質が少し多いという。その合計は以下のとおり。

これらの数字は、放射線を観測するプランク宇宙望遠鏡による初の全天観測から得られたものです。これは宇宙マイクロ波背景放射として知られています。マイクロ波背景放射は、いくつかの小さな斑点を除いて、全天にわたって驚くほど一貫しています。これらは、宇宙が誕生してから数ナノ秒以内に物質の量子的変動によって引き起こされた音波の反響です。プランクの地図に色の斑点として現れるこれらの変動は、今日存在するすべての銀河、恒星、惑星の種です。

「この変化は、ビッグバンからわずか10ナノナノナノ秒後に何が起こったかについて新たなことを教えてくれます。このとき、私がこう言うのにかかる時間よりも1兆倍も短い時間で、宇宙は100兆倍も膨張しました」とNASAジェット推進研究所の米国プランクプロジェクト科学者チャールズ・ローレンスは説明した。「それは宇宙のすべてについて教えてくれます。」

プランクの科学者たちは、望遠鏡の発見を私たちが聞くことのできる周波数にも変換しました。この音は、初期宇宙を伝わっていき、後にプランクによって「聞かれた」原始的な音波を表しています。

「ビッグバンからわずか10ナノナノナノ秒後、つまり私がこう言う時間の1兆分の1の時間で、宇宙は100兆倍に膨張したのです。」プランクは、その前身の衛星と同様に、これらの宇宙音の斑点の奇妙な側面を観測した。宇宙論では、宇宙があらゆる方向に同じ速度と力で膨張したと仮定して、空はどこでも同じであるとされている。しかし、光のパターンは対称的ではなく、つまり、宇宙は実際にはどこでも同じ温度ではない。そして、中央には大陸間の大西洋にかすかに似ている大きな冷たい場所があり、予想よりも大きい。なぜか？科学者はまだわかっておらず、それを説明するには新しい物理学が必要になるかもしれない。

「私たちの最終目標は、異常を予測し、それらを結びつける新しいモデルを構築することです。しかし、これは初期段階です。今のところ、それが可能かどうか、またどのような新しい物理学が必要になるかはわかりません」と、プランクチームのメンバーであるケンブリッジ大学のジョージ・エフスタティウ氏は声明で述べた。「そして、それはエキサイティングです。」

以前のCMB測定ではこの非対称性の兆候がいくつか確認されていたが、さまざまな理由からほとんど無視されていたと、JPLのプランク科学者であるクリストフ・ゴルスキー氏は指摘した。

「この特徴はプランクによって現実であることが証明され、その疑念は薄れつつあります」と彼は言う。「おそらく、宇宙は私たちに変化球を投げかけ、それが私たちを驚かせないことはめったにないと言えるでしょう。」

プランクのデータは、宇宙の構成を精緻化するとともに、ローレンスが言及した劇的な膨張である宇宙のインフレーションを説明するいくつかの理論を検証している。新しいマップは、ランダムなプロセスが量子スケールで作用していたことを示唆しており、これは宇宙論者が「不正」または組織化された宇宙を含む非常に複雑なインフレーション理論を除外できる点で興味深い。初期の宇宙は、いくつかのインフレーション理論が示唆するほど不正ではなかったことをプランクは示した。これは、プランクの超高感度なしには解明が困難だった。

「縞模様はジャングルから飛び出して人間を食べることもあるので、人間は縞模様を認識するのが得意です。しかし、ランダム性を認識するのはそれほど得意ではありません。ランダム性は人間を食べないからです」とローレンスは言います。「ランダム性を研究する方法を学ばなければなりません。」

プランクは2009年に打ち上げられた宇宙望遠鏡で、量子論を考案したドイツの物理学者マックス・プランクにちなんで名付けられました。プランクは数年前に宇宙マイクロ波背景放射の初めての地図を作成した有名なウィルキンソン・マイクロ波異方性探査機（WMAP）の後継機です。科学者らによると、プランクははるかに感度が高いとのことです。

「まるで標準テレビからハイビジョンテレビに移行したようだ。新たな重要な詳細が極めて鮮明になった」と、欧州宇宙機関プランク計画のパートナーであるNASAの天体物理学部長、ポール・ヘルツ氏は語った。

現在も天空の観測を続けているプラ​​ンクの完全な結果は来年発表される予定だ。