最新シミュレーションによると宇宙の68.3パーセントを占めるダークエネルギーは存在しないかも知れない?




現在観測できる宇宙の階層構造を説明するモデルとして、「Λ-CDMモデル」(ラムダ・コールド・ダークマター・モデル)があります。これによると、原子等の通常の物質が4.9パーセント、暗黒物質(ダークマター)が26.8パーセント、ダークエネルギーが68.3パーセントで構成されているといわれていました。

しかし、最新の研究では宇宙の構造の変化を考慮することで、ダークエネルギーが本当に存在するのか疑問が呈されています。

1915年に公開されたアインシュタインの一般相対性理論は、宇宙の起源の基礎を形成しています。ビッグバンは約138億年前に起こり、宇宙の拡大を開始したといわれています。しかしここで問題となるのは、作業中の方程式が非常に複雑になってしまうため物理学者たちはそれを単純化する傾向にありました。この簡略化されたバージョンからモデルを構築してしまうと、小さな穴が目立ち巨大な不一致になることがあります。

「宇宙の膨張を表す一般相対性理論の方程式は数学的に非常に複雑で、何百年もの間、宇宙構造の影響を考慮した解は見つかっていません」と、新しい論文の共同著者LászlóDobos博士は言います。

「非常に正確な超新星観測から、宇宙が加速していることはたしかですが、同時に暗視野の必要性など深刻な副作用を引き起こす可能性のあるアインシュタインの方程式の粗い近似データに頼っています」。

ダークエネルギーは直接観測できず、他への影響を通してのみ知ることができます。その特性と存在は理論的なもので、現在のモデルの穴を埋めるためのプレースホルダとなっています。

この不思議な力は、タイプIa型の超新星の観測に基づいて、1990年代に宇宙の加速された拡大の原動力として提唱されました。これらの輝点は一貫したピーク輝度で照らされ、地球に到達するまでの光の明るさを測定することで、天文学者は対象物がどれだけ離れているか把握することができました。

この研究は、ダークエネルギーが宇宙の拡大を加速しているという考えを受け入れ、2011年に研究者3名にノーベル物理学者に授与されています。しかし、他の研究ではこの結論の妥当性について疑問があります。相対性理論の一般的な理論のすべてのしわを、優れたソフトウェアで、より正確な宇宙の画像を解明しようとしています。

ハンガリーのEötvösLoránd大学とハワイ大学の新しい研究によると、ダークエネルギーが「発明された」という矛盾は、単純化された理論の部分から生じた可能性があるといいます。研究者たちは、大規模な構造に基づいて宇宙がどのように形成されたかをコンピュータシミュレーションで設定しました。その構造は、明らかに銀河が各気泡の薄い壁に見られる「泡」の形を取りますが、中央の大きなポケットは、その大部分が正常物質と暗黒物質の両方が欠けています。

チームは、重力がこの構造の中で物質にどのような影響を与えるかシミュレート。宇宙が滑らかで均一な方法で拡大するのではなく、異なる部分が異なる速度で拡大することを発見しました。しかし、全体の平均伸び率は観測値と一致しており、拡大の加速を指摘しています。最終結果は、チームがAveraモデルと呼んでいます。

「一般相対性理論は、宇宙が進化する方法を理解する上で基本的なものです」とドボスは語ります。「我々はその妥当性を疑問視しないで、近似解の妥当性に疑問を投げかけている。私たちの発見は、一般相対性理論と一致する空間の微分拡大を可能にする数学的推測に依存し、これらの問題は、以前は敷物の下で掃除されていましたが、それらを考慮に入れると、暗いエネルギーを必要とせずに加速を説明することができます」。

ダークエネルギーの亡霊を追いかけることから、物理学研究の方向性を変える必要がありそうです。

この研究は、「Royal Astronomical Society」の「Monthly Notices」に掲載されており、下記の動画ではそのさまざまなモデルを比較しています。

Via.NEW ATLAS




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