史上最大の地図が宇宙の歴史を解き明かす

あなたが見ているのは、宇宙全体の一部、数十億光年離れた銀河の網です。遠くを見れば見るほど、光が目に届くまでの時間が長くなるため、過去も見ています。点の一つ一つが数十万光年の幅があることに気づくまでは、すべてがずっと小さく見えます。

ブルックヘブン国立研究所のプレスリリースによると、数百人の科学者の協力により、ニューメキシコ州の望遠鏡を使用したバリオン振動分光サーベイ（BOSS）プログラムの一環として、120万以上のスポットを含む「これまでで最大の遠方銀河の3次元地図」が公開された。この地図は放浪者向けのものではない。科学者たちは、暗黒物質や暗黒エネルギーとは何かなど、宇宙の未解明の特性のいくつかを理解しようとしている。それらを理解するには、科学者がこれまでに作成したどの地図よりも大きく、より遠くまで見通せる3次元地図が必要だ。

「問題は、空で最も明るい銀河のデータを取ると、それがたまたま近くの銀河になるということだ」と、ローレンス・バークレー国立研究所の BOSS 主任研究員であるデイビッド・シュレーゲル氏はポピュラーサイエンス誌に語った。 「宇宙学者にとって、それは裏庭の地図にすぎない。私が欲しいのは裏庭の地図ではない。宇宙の地図だ」

シュレーゲル氏は、「50年ほど前までは、科学者は多かれ少なかれ宇宙を理解していた」と述べた。しかし、暗黒物質と暗黒エネルギーの発見により、宇宙の物質の約95パーセントを占める暗黒物質と暗黒エネルギーの発見により、我々は宇宙のほとんどを実際には理解していないことが明らかになった。そう、我々は宇宙の物質の95パーセントを理解していないのだ。

だからといって、暗黒物質や暗黒エネルギーを測定または検出できないというわけではありません。地図を見ると、銀河の網目や点が密集している場所がわかります。暗黒物質は依然として重力の引力を感じるため、銀河は暗黒物質の網目や密集に沿って整列します。暗黒エネルギーも検出できます。宇宙を見ると、白く見えるはずの非常に遠い物体が実際には赤く見えます。赤方偏移しているのです。これは、光線が伸びているためです。光が通過する空間自体が拡大するためです。体重が増えた人の伸びたタトゥーのように。

非常に遠くにあるものを測定することで、宇宙は単に膨張しているのではなく、膨張の速度が実際に加速していることが分かりました。この発見により、科学者チームは 2011 年のノーベル物理学賞を受賞しました。

宇宙の理論の 1 つに、「宇宙定数」と呼ばれる単一の数値があり、これはダーク エネルギーが宇宙全体に浸透して宇宙を膨張させている均一なものであることを示しています。物理学者の中には、より大きな地図で宇宙定数の値があらゆる場所で単一の数値であるのではなく、場所によって変化していることを示すことを期待していた人もいましたが、BOSS の結果がカバーする宇宙の領域全体で単一の数値が固定されていました。シュレーゲルは、理論物理学者は単一の定数よりも変化する数値でより多くのことができるため、結果によって少し固定されてしまうのではないかと考えました。

カリフォルニア工科大学の理論物理学者マーク・ワイズ氏は、BOSSの結果をまだ検討していないが、シュレーゲル氏に同意している。「それが何か別のものだったらもっと面白いだろう」と、同氏はポピュラーサイエンス誌に語った。

しかし、BOSS 実験はダーク エネルギーだけに関するものではないと、ブルックヘブン国立研究所の BOSS 宇宙学者で、自身のウェブサイトによると「科学者として、また官僚として、（宇宙学者として）無益な存在」を送っているアンジェ スロサール氏は指摘する。この実験は、ニュートリノ粒子の質量を正確に特定するのにも役立つ。間もなく、アリゾナ州キット ピークの望遠鏡に搭載されたより大型のダーク エネルギー分光装置 (DESI) などの他の実験が、BOSS 実験の続きを行う予定だ。しかし、スロサール氏が最も興奮したのは、地球上の私たちの物理的経験が宇宙の他の部分といかに絡み合っているかということだった。

「ビッグバンから1秒後までGPS衛星を導いているのと同じ基本法則が使われているという事実は、実に驚くべきことだ」と彼は語った。