宇宙構造の発展を説明する

ミシガン大学（米国）の若いベトナム人科学者が主導した研究により、宇宙における銀河間の大きな構造とつながりが、アインシュタインの一般相対性理論が予測したよりもゆっくりと発達していることを示す証拠が発見された。

グエン・ニャット・ミン博士 - 写真: NVCC

時間が経過し、 宇宙が進化するにつれ、科学者たちは宇宙の大規模構造、つまり銀河を繋ぐ物質の網が、アルバート・アインシュタインの一般相対性理論が予測した速度で成長すると予想しています。銀河や銀河団などの物質が集中している領域は密度が高まり、一方で宇宙空間の領域はますます空虚になっていきます。

重力とダークエネルギーについてもっと学ぶ

ミシガン大学の研究者たちは、ダークエネルギー（性質は不明だが宇宙に広く存在するエネルギーの一種）が宇宙の膨張を加速させるにつれて、理論とデータの乖離がますます顕著になっていることを明らかにしました。この研究の筆頭著者は、ホーチミン市にある自然科学大学の理論物理学科の元学生で、ベトナム出身の若手宇宙論研究者であるグエン・ニャット・ミン氏です。 この発見は、Google Scholarの数学・物理学部門で1位にランクされているジャーナル「Physical Review Letters」に掲載されました。この発見の重要性から、アメリカ物理学会編集部から傑出した研究として評価され、多くの国際的な物理学ジャーナルで報告されました。銀河は、巨大な蜘蛛の巣のように、宇宙のあらゆる場所で互いにつながっています。宇宙における銀河の分布はランダムではなく、密集する傾向があります。実際、宇宙の物質の網全体は、初期宇宙の小さな物質の塊から始まり、徐々に個々の銀河へと成長し、最終的には銀河団や銀河フィラメントを形成しました。宇宙は物質だけで構成されているのではありません。おそらく、ダークエネルギーと呼ばれる謎の要素も含んでいると考えられます。ダークエネルギーは宇宙全体の膨張を加速させます。ダークエネルギーが宇宙の膨張を加速させると、巨大な構造物には逆の効果をもたらします。ニャット・ミン博士は次のように分析しています。「重力が物質の擾乱を増幅させ、巨大な構造物へと成長させる増幅器のように作用するならば、ダークエネルギーは擾乱を弱め、これらの構造物の成長を妨げる減衰器のように作用します。」したがって、彼によれば、「宇宙の構造物がどのように形成され、成長してきたかを理解することで、重力とダークエネルギーの本質についてより深く理解できるのです。」

初期宇宙の物質は、後期に徐々に結合して巨大な宇宙構造を形成した - イラスト：NHAT MINH - MAI THANH

異常な成長抑制の証拠の統計的強度の高さに驚きました。正直なところ、宇宙が私たちに何かを伝えようとしているように感じます。これからは、私たち宇宙学者がこれらの発見を説明する番です。

ドラガン・フテラー教授

銀河の運動の研究を続ける

ナット・ミン博士と彼の同僚であるドラガン・フテラー教授、そしてユエウェイ・ウェン博士（ともにミシガン大学）は、複数の宇宙探査データを用いて、宇宙の進化過程における巨大構造の時間的変化に関する研究を行いました。ミシガン・ニュースによると、彼らはまず宇宙マイクロ波背景放射（CMB）を利用しました。CMBは、宇宙を創造したビッグバン直後に放出された光子で構成されています。これらの光子は初期宇宙のスナップショットを提供します。光子が望遠鏡に到達すると、その進路は進路上の巨大構造の重力によって曲げられることがあります。この現象を研究することで、研究者たちは宇宙の構造と物質の分布を推定することができます。宇宙論者は、「遠方の背景銀河からの光が、それらと望遠鏡との間の物質との重力相互作用によって歪む」という現象を利用し、その歪みを解読することで、私たちと遠方の背景銀河の間の物質の分布を解明してきました。 「重要なのは、宇宙マイクロ波背景放射と背景銀河が望遠鏡から異なる距離に位置しているため、銀河の弱い重力レンズ効果は、宇宙マイクロ波背景放射の弱い重力レンズ効果から推定される物質分布に関する情報よりも、より地球に近い時代の宇宙における物質分布に関する情報を与えてくれるということです」とミン氏はミシガン・ニュース紙に説明した。さらに後の時代における構造の発達を追跡するために、宇宙論者たちは近傍宇宙における銀河の運動を研究し続けている。銀河が宇宙構造の重力の影響下に入ると、その運動は構造の発達に直接関連する情報を提供する。

新たな研究結果が「S8矛盾」を説明するのか?

研究者らによる新たな発見は、宇宙論におけるいわゆる「S8の混乱」を解決する可能性を秘めている。S8は宇宙の構造成長を記述するパラメータである。この不一致は、科学者らがS8の値を決定するために2つの異なる方法を用いた結果、得られた値が一致しなかったことに起因している。最初の方法は、宇宙マイクロ波背景放射からの光子を用いたもので、弱い重力レンズ効果（観測される銀河の形状を引き伸ばしたり歪ませたりする）や銀河の崩壊の測定から推定される値よりも高いS8値を示した。どちらの方法も、現時点での構造成長を測定するものではない。代わりに、標準モデルが宇宙の正しいモデルであると仮定し、過去の時代の構造を研究し、それを現在に外挿している。宇宙マイクロ波背景放射から得られた構造は初期宇宙に近いが、重力レンズ効果と銀河のクラスタリングから得られた構造は、現在に近い後期宇宙の構造である。ナット・ミン博士によると、後期宇宙における物質と構造の成長の抑制に関する研究者らの発見により、2つの測定から得られた2つのS8値は互いに完全に一致することになるという。

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