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

科学者たちは、時が経ち宇宙が進化するにつれ、宇宙の大きな構造、つまり銀河を結びつける物質の網が、アルバート・アインシュタインの一般相対性理論によって予測された一定の速度で成長すると予想している。銀河や銀河団などの物質が集中している領域はますます密度が高くなり、一方で宇宙の領域はますます空っぽになっています。

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らはまた、ダークエネルギー（性質は不明だが宇宙に遍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、理論とデータの間の食い違いがますます明らかになることを示した。この研究の主著者は、ホーチミン市科学大学の理論物理学の元学生であり、若いベトナム人宇宙学者であるグエン・ナット・ミン氏です。この発見は、Google Scholarによって数学と物理学の分野でトップ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、この研究はアメリカ物理学会の編集部によって注目すべき研究とみなされ、多くの国際的な物理学雑誌で報告された。銀河は巨大な蜘蛛の巣のように宇宙全体で互いにつながっています。空間におけるそれら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、初期宇宙では小さな物質の塊として始まり、徐々に個々の銀河へと成長し、最終的に銀河団と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わけではありません。ダークエネルギーと呼ばれる謎の要素も含まれている可能性が高い。ダークエネルギーは宇宙全体の膨張を加速させます。ダークエネルギーは宇宙の膨張を加速させるため、大き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る。「重力が物質の擾乱を増幅させ、大きな構造へと発達させる増幅器のように働くとすれば、ダークエネルギーは擾乱を弱め、こうした構造の発達を妨げる減衰器のように働く。」そのため、「宇宙の構造がどのように形成され、進化するかを理解することによって、重力と暗黒エネルギーの性質についてより多くを学ぶことができる」と彼は述べた。

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

この異常な成長抑制の証拠の統計的価値の高さに私たちは驚きました。正直、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。今、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

銀河の運動の研究を続ける

ナット・ミン博士とその同僚であるドラガン・フテラー教授およびユエウェイ・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ソースを使用して、宇宙の進化を通じての大規模構造の時間的進化に関する研究を実施しました。ミシガン・ニュースによると、まず研究チームは、宇宙を創ったビッグバン直後に放出された光子からなる宇宙マイクロ波背景放射（CMB）を利用した。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。光子が望遠鏡に向かって進むとき、その経路は経路沿いにある大きな構造物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、研究者は宇宙における物質の構造と分布を推測することができます。宇宙学者は、「遠方の銀河からの光が、銀河と望遠鏡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、その歪みを解読して、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判定しています。 「重要なのは、宇宙マイクロ波背景放射と背景銀河が私たちの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測される物質分布に関する情報よりも、私たちに近い時代の宇宙の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・ニュースに説明した。さらに後の時代の構造の進化を追跡するために、宇宙学者は近傍宇宙の銀河の動きを研究し続けています。銀河は宇宙構造の重力の影響下に入るため、その動きはその構造の進化に直接関連する情報を提供します。

新たな研究結果が「S8矛盾」を説明するのか?

研究者らの新たな発見は、宇宙論におけるいわゆる「S8矛盾」を解決する可能性を秘めている。 S8 は宇宙構造の進化を記述するパラメータです。科学者が S8 の値を決定するために 2 つの異なる方法を使用したときに意見の相違が生じましたが、2 つの方法から得られた値は一致しませんでした。最初の方法は、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曲げたりする）と銀河のクラスター化の測定から推定される値よりも高い S8 値を示す宇宙マイクロ波背景からの光子を使用します。上記のいずれの方法も、現時点での構造の発達を測定するものではありません。代わりに、彼らは過去の構造を研究し、標準モデルが宇宙の正確なモデルであると仮定して、現在までを外挿します。宇宙マイクロ波背景放射から得られる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る構造は後期宇宙、つまり現在に近いものです。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、上記の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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