宇宙への旅人

銀河がぎっしり…。宇宙の広大さがわかる画像


かみのけ座近くの領域である北極銀の赤外線画像。光の点の1つひとつが銀河そのものを表しています

欧州宇宙機関（ESA）が先日、公開した画像。ひとつひとつの点がそれぞれ銀河を表しています。

私たちが属する天の川銀河は直径10万光年ほどとされており、およそ1000億個の恒星が詰め込まれているとか。地球の人口を70億とすると、天の川銀河にある恒星の数は地上に住まう人間のざっと14倍はあるということになります。
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ハーシェル赤外線宇宙望遠鏡がとらえた銀河マップ

自分たちが属する銀河系だけでも、そんなにも多くの星々が存在するということを念頭に置いて、ESAが公開した画像をご覧ください。この画像はハーシェル宇宙望遠鏡のスペクトル測光撮像器（SPIRE）が捉えたもので、地球の北半球から見たかみのけ座近くの空域を写しています。この領域は天の川銀河の星間物質からなる密度の高いディスクから遠く離れているため、天文学者らは遮られることなく、はるか遠方まで宇宙を見渡すことができます。


上記画像のおよそ8％を拡大したイメージ。

トップ画像は北極銀をとらえており、空の180度ほどの範囲を網羅しています。この領域にはかみのけ座銀河団と呼ばれる銀河団があり、ここから少なくとも1，000以上の光の点が発せられているとのことです。

小さな点はそれぞれ、各銀河の間にあるちり微粒子から発せられる熱です。この画像にある銀河の多くは太陽系が誕生する前からその光を発しており、数百億年後の現在、私たちがそれを目にしています。1つのフィルターを通して撮影されたこのマップはハーシェル赤外線宇宙望遠鏡による大規模観測計画（H-ATLAS）の一環として収集されました。

一説には、宇宙に1兆～2兆の銀河がある

このような画像のおかげで天文学者らは、補外法を介して観測可能な宇宙にある銀河の合計数を推測することができるのです。数年前には、宇宙には従来考えられていたものの10から20倍の銀河が存在するという驚くべき認識に達したばかりです。

現段階での最も有力な推測は、宇宙には1兆～2兆の銀河があるという説です。ということはつまり、宇宙には7セクスティリオン（10の23乗）ほどの星々がひしめいているということです。

Image: ESA/Herschel/SPIRE; M. W. L. Smith et al 2017

2018.07.24
GIZMODOより

重力レンズが裏付けた予想より速い宇宙の膨張（カブリIPMU／Hubble Space Telescope／すばる望遠鏡）


重力レンズ効果を受けたクエーサー像と前景の銀河（提供：NASA, ESA, S. Suyu (Max Planck Institute for Astrophysics), M. W. Auger (University of Cambridge)）

重力レンズ効果を利用して宇宙の膨張率を表すハッブル定数の値が調べられ、近傍宇宙では従来の値との一致がみられたが、衛星「プランク」による初期宇宙観測に基づく値とは一致しないことが確かめられました。

ある天体の重力がレンズのような役割を果たして、より遠方の天体からの光を曲げたり増幅したりする現象は「重力レンズ効果」として知られています。たとえば、遠方のクエーサーの手前に大質量の銀河があると銀河がレンズ源として働き、背景のクエーサーの像が複数に分かれたりアーク状に引き伸ばされたりします。

一般にレンズとなる銀河は完全に球形の歪みを生み出すことはできず、またレンズ銀河とクエーサーとは完全に一直線には並んではいないため、背景のクエーサーの複数の像から届く光はそれぞれわずかに異なる距離の経路を辿る。そしてクエーサーの輝きが時間によって変化すると、異なる像が異なる時刻に明滅する様子を見ることになり、その時間の遅れは光がやってくる経路の長さに依存します。

この遅れは宇宙の膨張率を表す「ハッブル定数」の値と直接的に関係しており、複数の像の間での時間的遅れを正確に測ることで、高い精度でハッブル定数を確かめることができます。

独・マックス・プランク物理学研究所等のSherry Suyuさんたちの国際研究チーム「H0LiCOW（ホーリー・カウ）」は、ハッブル宇宙望遠鏡や米・ハワイのすばる望遠鏡など複数の望遠鏡を用いて、強い重力レンズ効果を引き起こしている5つの銀河を観測し、ハッブル定数を調べました。その結果、近傍宇宙におけるハッブル定数の値は、これまでに超新星やケフェイド変光星の観測から得られている値と極めてよく一致したのです。

一方でその値は、ヨーロッパ宇宙機関（ESA）の宇宙背景放射観測衛星「プランク」による、初期宇宙の宇宙背景放射の観測から得られた値とは一致しなかったのです。プランクで確かめられたハッブル定数の値は、現在の標準的な宇宙論モデルから期待される値とよく合っているが、今回のような局所宇宙の様々な観測から求めた値とは一致していないのです。今回の結果は、標準的なモデルで期待される値より速く宇宙が膨張していることを予測するものとなっています。

「高い精度を持った異なる方法で、宇宙の膨張率を測ろうという取り組みが始まっています。現在の我々の宇宙に対する理解を超える新しい物理がこの矛盾から示される可能性があります」（Suyuさん）。

2017年1月30日
Astro Artsより

宇宙の加速膨張は反物質が原因？


　暗黒エネルギーが関わっているとされる宇宙の膨張とその加速を時系列で表したイメージ図。

　宇宙全体に存在するとされながらも、正体が依然として不明な「暗黒エネルギー」。宇宙の加速膨張を説明する有力な仮説と見なされていますが、最近になって、物質と反物質との間の強力な反発力に基づく新たな理論が発表されました。

　宇宙膨張説は近年では広く支持されていますが、1998年になってその膨張が加速的だと示唆する観測結果が発表されました。これは研究者の間でも予想外であり、物理学における“最も深刻な問題”とされています。重力に対する従来の認識に基づけば、宇宙の物質間には引力が働くため膨張は減速しなければならないからです。この加速膨張を説明するために提唱されたのが、反発力を生む仮想的なエネルギー「暗黒エネルギー」です。

　新たな研究結果は、この暗黒エネルギーによる効果が実際には、通常の物質と反物質とが反発し合うときに生じる一種の「反重力」に起因することを指摘しています。通常この反発力は、宇宙全体を一様に満たしている暗黒エネルギーが元だとされますが、暗黒エネルギーの正体や、なぜそのような効果をもたらすのかについてはまったく分かっていません。未知の存在の代わりに、比較的よく知られている反物質による反重力に着目した様です 。

詳しくは、、、、

すばる望遠鏡、爆発的な星形成をする「ロゼッタストーン」銀河団を発見

こぎつね座の一角に、非常に激しい勢いで星形成をする銀河の集団が発見されました。
現在の銀河団の種に相当するこの銀河集団は約110億光年のかなたにあり、宇宙の育ち盛りの時代にある活発な銀河のようすをかいま見せてくれる貴重な例となりそうです。


すばる望遠鏡の「MOIRCS」で撮影した原始銀河団領域。赤い四角で示した緑色の天体がHα輝線天体。（提供：国立天文台）

この銀河は約110億光年かなたにあり、137億年前の誕生から27億年経った、育ちざかりの宇宙における原始銀河団の姿です。

詳しくは、、、

別の宇宙にも生命は存在する！？




宇宙の「宇」は天地四方、つまり空間全体を，「宙」は往古来今（過去と未来）、つまり時の流れ全体を表します。
「宇宙」は時空すべてを意味することになります。

これは物理学的にみても正しい表現かもしれません。私たちは時空の中の存在なので宇宙の外に出て行くことはできないのです。
しかし，「宇宙の外」について考えをめぐらすことは自由です。宇宙を1つの球と見立てれば，もしかしたら，その外側には無数の球（宇宙）が存在しているかもしれないのです。

近年の宇宙論研究によって「私たちの宇宙」とは別に，無数の宇宙が存在する可能性が示されています。
別の宇宙では物理法則が違っていてもおかしくはないのです。
例えば物質を構成する素粒子（クォーク）の質量が違っているかもしれない。私たちの宇宙には4種類の力，重力と電磁気力，クォークどうしを結びつけて陽子や中性子を形作る強い力（強い核力），クォークなどの種類を変える作用を持つ弱い力（弱い核力）がありますが，別の宇宙では3種類しかないかもしれないのです。

　もし，そんな宇宙が存在したとして，そこに知的生命がいて私たちと同じように別の宇宙の知的生命に考えをめぐらせるようなことはあるのでしょうか？　前提となるのは，物理法則が違っても，生命を生む前提となる地球のような惑星が存在するかどうか，その地球型惑星に生命の“素材”となる炭素のような元素が安定的にするかどうかということになります。

　著者の2人の気鋭の宇宙論研究者が，そんな別宇宙における生命の可能性を理論的に探ってます。
その結果，私たちの宇宙とは違って弱い核力が存在しなかったとしても，星が形成され，その星が爆発してさまざまな元素が生み出され，それらが宇宙にまき散らされ，地球型惑星ができることがわかりました。またクォークについて，私たちの宇宙とは違った質量をもつ場合でも，一定の条件を満たすなら，生物の素材となる炭素に似た元素が安定的に存在できることがわかった。

著者：
A. ジェンキンス（米フロリダ州立大学）
G. ペレス（イスラエル・ワイツマン科学研究所）


日経サイエンス2010年4月号より