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宇宙年齢は137億年ではなく267億年?

Posted by moonrainbow on 19.2023 宇宙の果て   0 comments   0 trackback
宇宙はこれまでの推定より2倍古い可能性。宇宙年齢を再定義、137億年ではなく267億年

宇宙年齢

宇宙はこれまで推定されていたより2倍古いという新たな研究
 
これまで、宇宙の膨張スピードから導き出された宇宙年齢は137億年と推定されていた。

 だが「光は長旅で疲れる」という古い仮説をあわせて考えると、じつはそれよりも2倍近く古く、267億年であるとする新たな研究結果が報告された。

 宇宙では、宇宙そのものより古いとされる星や、年齢のわりに年老いて見える銀河などが見つかっているが、今回の研究はこの矛盾を解く鍵になるかもしれないそうだ


宇宙の年齢を推定する方法
 
宇宙の年齢を推定するのは、身長の伸びるスピードから子供の誕生日を当ててみるようなものだ。

 遠くにある星々は、それが本来放っているはずの光よりも少しだけ赤く見える。その理由は、宇宙が膨張して光が引っ張られているからだ(とされる)。

 すると、より赤みを帯びた光ほど、より長い距離を引っ張られた古い光ということになる。ここから宇宙の膨張率を求め、それを逆算することで宇宙が誕生した時期を推定する


 この方法によるならば、ビッグバンによって宇宙が誕生したのは137億年前ということになる

宇宙年齢1
photo by Unsplash

過去の仮説を組み合わせることで真実の年齢が見えてきた

 だが遠くの光が赤く見える理由についての説はこれだけではない。1929年、超新星研究の先駆者である天文学者フリッツ・ツビッキーは、また別の仮説を提唱している。

 それによると、遠くからやってきた光は”疲れている”のだという。つまりはエネルギーを失っている。すると周波数は下がり、波長が長くなる。だから赤くなる


 この「疲れた光説」は、さまざまな問題を抱えていたため、光の赤さは宇宙の膨張のせいであるという説が一般的になった。

 だがオタワ大学の理論物理学者ラジェンドラ・グプタ氏によるならば、この2つの説はお互いに矛盾しているわけではないという。

 むしろ、両者を組み合わせることで、異常なほど古い星がある理由や銀河が年齢以上に年をとっているように見える理由を説明できるかもしれない


宇宙年齢2
ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡が撮影した遠方の銀河 / image credit:NASA, ESA, CSA, STScI

真の宇宙年齢は267億歳である可能性
 
グプタ氏のハイブリッド説は、宇宙の大きさについての天文学の常識は一応正しいということを前提にしている。だが、ここで「結合定数」というものを考慮する。

 結合定数とは、原始や分子のような粒子がお互いに作用する力の強さのことだ


 たとえば、磁石のS極とN極はくっつこうとする。このくっつき合う力の強さが結合定数だ。くっつき合う力が強ければ、結合定数は大きい。弱ければ、結合定数は小さいということになる。

 一例として磁石を取り上げたが、この結合定数はどんな力にもあるものだ。そして、それは必ずしも一定ではなく、エネルギーによって変化する。

 もしも結合定数が時間とともに変化し、それが光の動きを左右するのだとしたら、これまでの宇宙の年齢を求める計算は大幅に狂ってしまうことだろう


 このような考えからグプタ氏が導き出した宇宙の真の年齢は、一般的に言われているような137億歳ではなく、267億歳であるという

宇宙年齢3

既存の宇宙理論の矛盾を解消
 
実際にこれまでの宇宙論ではうまく説明できない天体が見つかっている。

 例えば、恒星であるHD 140283は宇宙の年齢に匹敵するか、あるいは宇宙そのものより歴史が古いと考えられている天体と言われている。

 HD 140283は、聖書に登場する最も長寿な人物「メトシェラ」(969歳で死んだと記述されている)の名前にちなんで、メトシェラ星とも呼ばれている。余談だが、同じ名をもつ世界最古の木も神秘的だ


 他にも、わずか3億年しか経っていないはずなのに数十億歳も年老いているような銀河なども発見されている。

 だが、本当は宇宙がこれまでより2倍も古く、疲れた光のせいではるか遠くの天体の見え方が違ってくるのだとすれば、こうした謎をうまく説明できるかもしれない。

 観測結果が予想とまったく違っていたとき、科学者はありとあらゆるアイデアを検証する。ときには古い理論を引っ張り出して、どうにか使えないか試してみることもある


 最終的にどのように説明されるにせよ、そうやって生み出された理論は、これまでよりも一歩進んだものだ。

 この研究は『Monthly Notices of the Royal Astronomical Society』(2023年7月7日付)に掲載された


2023年07月16日
カラパイアより

宇宙の広さ

Posted by moonrainbow on 15.2018 宇宙の果て   0 comments   0 trackback
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
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
.
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

画像のおよそ8%を拡大したイメージ
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

宇宙の膨張

Posted by moonrainbow on 06.2017 宇宙の果て   0 comments   0 trackback
重力レンズが裏付けた予想より速い宇宙の膨張(カブリIPMUHubble 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
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

宇宙の加速膨張の謎

Posted by moonrainbow on 17.2012 宇宙の果て   4 comments   0 trackback
宇宙の加速膨張は反物質が原因?

宇宙の加速膨張
 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、、、、

原始銀河団領域

Posted by moonrainbow on 16.2011 宇宙の果て   0 comments   0 trackback
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

原始銀河団領域
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、、、

 

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