天文学者らは、138億年前のビッグバンの「爆発」を引き起こした理論上の宇宙の劇的な膨張である宇宙インフレーションの最初の直接的な証拠を発見したと新しい研究が示唆している。
もしそれが成り立つなら、この画期的な発見は、重力波として知られる時空における仮説上の波紋の存在も裏付けるものであり、研究者らに、重力波についてのより良い理解を与えることになるだろう。ビッグバンそしてその直後の様子。
研究チームのメンバーではないハーバード大学の天文学者アビ・ローブ氏は、「もしそれが確認されれば、宇宙の膨張が加速しているという発見以来、最も重要な発見となるだろう」とスペース・ドットコムに語った。 、この発見を、謎の暗黒エネルギーに関する扉を開き、3人の研究者が2011年のノーベル物理学賞を受賞した1998年の観察と比較した。
ハーバード・スミソニアン天体物理学センターのジョン・コバック氏率いるチームは3月17日に結果を発表し、査読済み雑誌にまだ投稿されていない2本の原稿を明らかにした。インフレの「決定的な証拠」の検出が何を意味するのかを理解するには、宇宙の最初の瞬間についての背景を少し理解する必要があります。コヴァチ氏のチームは東部標準時午後１２時に記者会見で結果について話し合う予定だ。
宇宙は成長する
この理論の支持者らによると、短期間の驚くべきインフレーション時代により、幼少期の宇宙は単なる量子ゆらぎから巨視的なサイズのものに変化したという。
宇宙誕生からわずか10秒からマイナス35秒（およそ1兆分の1秒）から始まり、時空は信じられないほど急速に膨張し、宇宙よりも速く外側に膨らんだという考えだ。光の速度。 (これは、インフレーションは空間自体の膨張であるため、空間を光より速く移動できるものはないとするアルバート・アインシュタインの特殊相対性理論に違反しませんでした。)
基本的なインフレーション理論は、長年にわたり、宇宙の計画を立てたいくつかの異なる宇宙ミッションによって支持されてきました。宇宙マイクロ波の背景(CMB) は、ビッグバンから約 38 万年後に宇宙に浸透し始めた古代の光です。 (この時まで、宇宙はプラズマと、光子が自由に移動するには熱すぎるエネルギーの焼けつくような霧でした。)
CMB にはわずかな温度変動が含まれていますが、ほとんどの場合、空全体で驚くほど均一であり、この特性がインフレーションの概念を裏付けるものであると研究者は述べています。
NASAの主任研究員チャック・ベネット氏は、「なぜ宇宙マイクロ波背景温度が空の異なる場所で同じなのかは、インフレがなければ謎だろう。つまり、私たちの空全体がこの小さな領域から来ているということだ」と述べた。ウィルキンソンマイクロ波異方性プローブ（WMAP）のミッションについて、昨年Space.comに語った。 「したがって、インフレという考え方は、これらの謎のいくつかを解くのに役立ち、これらの変動がどこから来たのかを説明します。」
しかし、天文学者らはこれまで、インフレを決定づける決定打を発見したと主張したことはなかった。
偏光
決定打は、「B モード」として知られる CMB の偏光の一種です。インフレーション時の宇宙の驚異的な膨張が生み出した重力波理論によれば、これにより B モードが生成されました。
そのため、複数のチームが B モードを探しています。実際、ベネット氏は昨年、彼らの検出を「ビジネスの現在の聖杯」と呼んだ。本日発表された新しい研究で、コバック氏と彼のチームは、南極のBICEP2望遠鏡を使用してBモード偏光の特徴的な渦を発見したと報告している。 (BICEP は、「宇宙銀河系外偏光の背景イメージング」の略称です。)
研究者らは、BICEP2 の優れた観測サイトを利用して、空の約 2% にわたる CMB の超高感度地図を作成しました。
コバチ氏は声明で「南極は地上にいながら宇宙に最も近い場所だ」と述べた。 「地球上で最も乾燥しており、最も透明な場所の一つであり、ビッグバンからの微弱なマイクロ波を観測するのに最適です。」
アインシュタインは 1916 年に重力波の存在を予言しました。一般相対性理論。研究者らによると、今回の新たな発見は、こうした原始的な時空の波紋を示す最初の直接的な証拠となるという。
「これはおそらく、初期の宇宙を示す、全天を横切る重力波の直接的な画像です」とコヴァチ氏はSpace.comに語った。
潜在的な発見がどれほど大きいかを知っていたコバック氏と彼の同僚は、信号が望遠鏡の機器によって生成されたある種のアーティファクトではないことを確認するために、BICEP2 データセットを数年間詳しく調べました。
「私たちが見ている信号は本物であり、空にあるものであると非常に自信を持っています」と彼は語った。
それでも、コバチ氏は、今後多大な科学的精査が確実に行われることを承知している。
「それは物議を醸すだろう」と彼はSpace.comに語った。 「人々があらゆる方向からそれを撃とうとすると予想できますし、私たちはそれを歓迎します。それが科学的なプロセスであり、それは楽しくて興味深いものになるでしょう。」
「銀河の前景について多くの議論があるだろうし、銀河の前景が私たちを騙している可能性があるかどうか、私たちが予想していたものとはまったく異なる可能性があるかどうか」とコヴァチ氏は付け加えた。 「しかし、私たちの論文では、銀河の前景がどのように見えるべきか、そしてなぜ私たちが見ているものがそのように見えないのかについて、利用可能なすべての最良のモデルを使用することについて詳しく説明しています。」
ローブ氏は、チームのデータと議論には説得力があると感じていると語った。しかし、この発見が広く受け入れられるのは、欧州宇宙機関のプランク宇宙船など他の機器もCMBの信号を発見した場合に限られる可能性が高い、と同氏は付け加えた。
「最も注目すべきことは、今後数か月以内に、たとえばプランクチームがそれについて何を言うかを見ることだと思う」とローブ氏は語った。 「彼らは二極化データを分析している最中なので、時間がかかるかもしれない。しかし、この主張を確認したり異議を唱えたりするには非常に重要だろう。」
新しい BICEP2 の観測結果は、インフレ理論を強力に裏付けるだけでなく、インフレ プロセス自体に関するいくつかの詳細を明らかにしています。
例えば、Bモード信号の強さは、インフレーションが途方もないエネルギーレベルで起こったことを示唆している、つまり当時、重力を除く宇宙のすべての主要な力が統一されるほど高いレベルであったことを示唆している、とローブ氏は述べた。
それでも、私たちの宇宙の最初のいくつかの瞬間については、学ぶべきことがまだたくさんあります。例えば、「インフレトン」と呼ばれるインフレを引き起こした物質が実際には何なのか、天文学者たちはまだ分かっていない、とローブ氏は語った。