宇宙が膨張するスピードは想定外に速かった。（NASA・欧州宇宙機関共同研究）

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　宇宙は従来の測定結果や理論的な計算結果よりも速く膨張していることが判明したそうだ。この発見は、1世紀もの間様々な検証に耐えてきたアインシュタインの相対性理論を、部分的にではあるが修正することになるかもしれない。

　NASAと欧州宇宙機関は共同で、ハッブル宇宙望遠鏡で天の川銀河より遠方にある19個の銀河にある恒星までの距離を測定した結果、宇宙が従来考えられていたよりも5～9％速く膨張していることが判明したと発表した。

　研究の中心となった物理学者アダム・リース氏は、「両端から出発したとすると、描画も測定も正しければ、真ん中でぶつかるでしょう。ですが、今回はその両端が真ん中でぶつからなかったんです。その理由が知りたいですね」と話す。

宇宙の天体の距離は98億年で2倍に

　研究から新たに導き出された膨張率は、メガパーセク（326万光年）あたり秒速73.2kmだ。この想像を絶する距離における途方もない速度が正しければ、宇宙の天体の距離は98億年で2倍になることになる。

　これはNASAのウィルキンソン・マイクロ波異方性探査機や欧州宇宙機関の人工衛星プランクによる観察から導かれる膨張率と一致しない。どちらもビッグバンの残光を調査するために打ち上げられたものだが、前者は5%、後者は9％ほど最新の膨張率より低かった。

暗黒物質の仮説にも影響か？

　また今回の発見は、宇宙の95％を満たし、光も放射線も発しない物質についての仮説にも影響を与えるかもしれない。

　差異が生じた原因の可能性の1つとしては、宇宙にはニュートリノに似た未知の素粒子が存在し、光速に匹敵する速度で飛んでいることが考えられる。

　あるいは”暗黒エネルギー”という謎の反重力も原因として考えられる。これは1998年に発見されもので、これまで推測されていたよりも強く銀河同士を押し離している可能性がある。

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加速する宇宙の膨張と一般相対性理論

　リース氏は、宇宙の膨張が加速していることを発見し、2011年にノーベル物理学賞を受賞している。

　この加速する宇宙は、アインシュタインの一般相対性理論にわずかな誤りがある、あるいは少なくとも完全ではない可能性も提起するという。

　「宇宙の暗黒部分についてはほとんど分かっていません。宇宙の歴史を通して、どのように押し引きしていたのか測定することが重要です」と研究チームの一員、テキサスA＆M大学のルーカス・マクリー氏。

　この類の研究の歴史は修正と更新の歴史だ。アインシュタインの一般相対性に関する計算は宇宙が膨張していることを示唆していたが、彼自身はそれを誤りだと思い宇宙定数という考えを採用した。

　これについて後年アインシュタイン自身が最大の過ちと後悔したエピソードが伝えられている。

　1923年、当時世界最大の望遠鏡で星雲だと思われたものを見つめていたエドウィン・ハッブルは、実は遠くの恒星系、すなわちアンドロメダ銀河の島宇宙を観察していることに気がついた。

　そして、2年後に後退しているように見える銀河の光の痕跡を観察し、宇宙はあらゆる場所がお互いに遠ざかっており、それは遠い場所ほど顕著であることを提唱した。

　だが、どんな天文観測も距離の計算精度に依存している。1990年にハッブル宇宙望遠鏡が打ち上げられたとき、宇宙の膨張率には2倍もの範囲があった。その後の継続的な観測によってより精密な推定値が求められてきた。

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反重力の存在

　1998年にもなると天文学者は全体像を捉えたと考えるようになっていた。宇宙は一定の割合で膨張していたが、それが止まる可能性も、あるいは宇宙が収縮に転じる可能性もあると考えられた。

　Ia型超新星に分類される星を観測していた天文学者チームは、最も遠方にある星は推定速度でただ後退しているのではなく、加速していることに気がつく。

　それはまるで謎めいた力によって駆り立てられているかのようで、すぐに”反重力”という名称が与えられた。

　これが暗黒エネルギーと呼ばれるものを示唆した初めての事例だ。今もって説明不能な力は宇宙を永遠に膨張させ続ける可能性が高そうである。

　研究者が、ガス、チリ、惑星、恒星、銀河、ブラックホールの全てを合わせても宇宙のわずか4％にしか満たないことに気がついたのはこのときだ。

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　この事実は今から想像もつかないほど先の未来に、目に見える宇宙の中に天の川だけを残して他の銀河全てが宇宙の地平線まで後退してしまっている可能性も示唆していた。また宇宙の膨張が加速していることを証明する遠方の天体もなかった。

　宇宙の膨張速度に関する最新の知見は、こうした長年にわたる天文学の発見の上に立脚したものである。リース氏らの発見は、より高精度の基準を考案し、距離を計算したことによる成果だ。

　彼らはハッブル宇宙望遠鏡で天の川の向こうにある19個の銀河の中に存在するケフェイド変光星（エドウィン・ハッブルに膨張する宇宙に関する最初のヒントを与えた星だ）という特定の種類の星を測定した。

　こうした星のパルスの速さはその明るさと直接的な関連がある。そしてそれは星の距離の計算に利用できる。例えば、遠くにある100ワットの電球が暗く見えるだろう。

　その光の暗さから距離を推定するのだ。またIa型超新星も”基準となる灯り”として利用された。そして速度だけなく、暗黒エネルギーに新しい理解をもたらしてきたのもこの種類の天体だ。

via:theguardian・washingtonpostなど/ written & edited by hiroching

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