天文学の常識を覆す発見。宇宙は全方位一様には膨張していないのかもしれない（NASA研究）

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　風船に息を吹き込んだときのように、どの方向にも一様に膨らむ――これが一般的な宇宙膨張のイメージだろうか？

　だが最新の研究は、膨張の速度が方向によってバラついているかもしれないという、天文学の根幹を揺るがしかねない発見をしている。

宇宙は等方的？

宇宙には「等方性」（どの方向も一様）があるという前提は、宇宙の起源や未来について考える上での基礎となっている。

　ビッグバンの後、宇宙は均等に膨張しており、どの場所にある銀河や銀河団も同じ速度で離れているということを、これまで天文学者はほとんど疑ったりはしなかった。

　ところが、NASAの研究グループによると、クラスター観測の結果から、見る方角によって宇宙が膨張する速度は異なっている可能性があることが明らかになったという。

　「今日の天文学のもっとも基本的な前提の1つと矛盾する結果です」と、ゲリット・シェレンベルガー氏（ハーバード・スミソニアン天体物理学センター）は話す。

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銀河団が互いに離れる速度を観察

　そもそも宇宙が一様に膨張しているのかどうか？ これをはっきりさせるべく、研究者は長年努力してきた。

　赤外線で銀河を観察したり、星々の爆発を観察したりと、さまざまな方法で宇宙の膨張速度の計測が試みられてきたが、その結果はどちらともつかずで、決定的な証拠は得られていない。

　そこで今回の研究グループは、新しい方法で800を超える銀河団を観察し、それが広がる速度を正確に測定しようとした。

　まず行われたのは、宇宙の膨張速度などの変化に左右されない方法で、銀河団が放出するX線の量を突き止めることだ。そのために、銀河団に存在する熱いガスの温度とX線の量（X線光度）との関係が調べられた。

　その上で、今度は宇宙の膨張速度を利用する方法で、X線光度が分析された。

　こうして得られた結果は、膨張速度はじつは一様ではなく、宇宙が私たちから遠ざかる速度は場所によって異なることを示していた。

　宇宙の膨張が均等でないという科学的証拠が発見されたのは、これが初めてのことではない。しかし、今回の発見はその説得力が高く、今後の調査を大いに期待させるものだという。

　この研究は『Astronomy and Astrophysics』（4月8日付）に掲載された。

Probing cosmic isotropy with a new X-ray galaxy cluster sample through the LX–T scaling relation | Astronomy & Astrophysics (A&A)
https://www.aanda.org/articles/aa/abs/2020/04/aa36602-19/aa36602-19.html

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なぜ膨張速度は均等ではないのか？

　研究グループの分析結果は、宇宙の膨張が均等であることを完全に否定するものではない。なぜなら、一部の銀河団が、別の銀河団の重力といった膨張以外の何かによって引っ張られている可能性も考えられるからだ。

　しかし、一般的な見解では、銀河団が互いに離れる速度は、主に宇宙の膨張によって決まるとされている。したがって、銀河団が膨張以外の力に引っ張られ、そのせいで互いに離れる速度がバラついて見える可能性は、かなり低いのだそうだ。

　そうであるなら、宇宙にはじつのところ等方性がなく、膨張する速度は方向によって異なっていると考えることができる。そして、その原因としては、たとえば宇宙の中のダークエネルギーの分布が一様ではないことなどが考えられる。

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宇宙をパン生地に例えると、そこにはムラがある！？

　天文学者はこれまで、宇宙の膨張をオーブンの中で焼かれているレーズンパンに例えてきた。

　焼かれるパン生地（宇宙）は膨らむ。そこに練り込まれたレーズン（銀河）は、互いに離れて行くだろう。このとき、もしパン生地の素材がムラなく練られていれば、膨張は一様なものになるはずだ。

　だが、もし生地がしっかり練られておらず、素材にムラがあったとしたらどうだろうか？ パンの膨らみ方は、歪なものになるだろう。

　今回の結果は、これまでの研究ではパン生地の素材が見落とされていたかもしれないことを示唆しているという。

References:Universe’s Expansion May Not Be The Same In All Directions | NASA/ written by hiroching / edited by parumo

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