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の予測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

宇宙が進化し、時が経つにつれ、科学者たちは宇宙の巨大構造、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。銀河団のような物質が集中している領域はますます密度が高まり、一方、何もない空間はますます空虚になります。

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（宇宙に広く存在する、性質は不明なエネルギーの一種）が宇宙の膨張を加速させるにつれて、理論とデータの食い違いがますます顕著になっていることを明らかにしました。この研究の主著者は、ホーチミン市自然科学大学の理論物理学科出身で、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で数学・物理学部門で1位にランクされている学術誌「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誌で報じられました。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、集中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、巨大な構造には逆の効果をもたらします。ナット・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、それらが巨大な構造へと成長することを促す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、「宇宙の構造がどのように形成され、発展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。率直に言って、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。さて、これらの発見を説明するのは私たち宇宙学者の責任です。

ドラガン・フテラー教授

銀河の運動を研究し続ける

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、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を研究しました。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、進路上にある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、研究者は宇宙の構造と物質の分布を推測することができます。宇宙論者は、「遠方の銀河からの光が、望遠鏡と物質との間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、私たちと遠方の銀河の間に物質がどのように分布しているかを解明しています。 「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、ナット・ミン氏はミシガン・ニュース紙に説明した。宇宙論者たちは、さらに後の時代における構造の発達を追跡するために、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？

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論争」を解決する可能性がある。S8は、宇宙における構造の成長を記述するパラメータである。この論争は、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が一致しなかったことに端を発する。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）と銀河のクラスタリング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、現時点での構造の成長を測定するものではない。代わりに、彼らは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のに対し、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、宇宙後期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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