宇宙を満たすダークエネルギーの正体とは?
宇宙を満たすダークエネルギーの正体とは? / Credit:pixabay
physics

2022.09.27 Tuesday

2021.07.11 Sunday

宇宙を膨張させる未知のエネルギー「ダークエネルギー」とは何かわかりやすく解説 (3/3)

前ページ宇宙の膨張を観測したハッブル

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蘇る宇宙項

宇宙の膨張はビッグバンの爆発がもとになっていると考えられていたため、次第に減速していくだろうと予想されていました。

ところが、1998年に、アメリカの2つの観測グループが相次いで「宇宙の膨張速度は加速している」と報告したのです。

これはIa型(いちえいがた)超新星という天体の観測から明らかにされました。

Ia型超新星とは、白色矮星が起こす特殊な超新星爆発のことを指します。

白色矮星は、核融合の燃料を使い果たして死んだ星です。しかし、これが近接した連星を持つ場合、その星の物質を奪い取って再び活性化することがあります。

白色矮星は、星として維持できる質量の限界が決まっています。

これを「チャンドラセカール限界」といい太陽の1.4倍以上の質量になることはありません。

そのため伴星から物質を奪い限界質量に達した白色矮星は、超新星爆発を起こすのです。

Ia型超新星はすべて同じ質量で起きるため、明るさが等しい。地球から見た明るさの違いは宇宙の距離の測定に使える。
Ia型超新星はすべて同じ質量で起きるため、明るさが等しい。地球から見た明るさの違いは宇宙の距離の測定に使える。 / Credit:canva,depositphotos,ナゾロジー編集部

この超新星の重要なところは、全てがほぼ同じ質量で発生するため、ピーク時の光度がどの天体でもほぼ一致しているということです。

明るさがみんな一緒ということは、地球から見て明るさが異なるとき、それは純粋に距離の影響と考えられます。

Ia型超新星は、90億光年という遠方からでも確認でき、ハッブルの観測よりも、遠い宇宙の距離の違いを正確に測ることができました。

そこで複数のIa型超新星を観測して比べてみた結果、宇宙は減速しながら膨張しているのではなく、加速して膨張していることがわかったのです。

この発見により再評価されたのが、アインシュタインの宇宙項です。

アインシュタインは宇宙を不変に保つために宇宙定数Λというものを導入しましたが、これを膨張が強まる値に修正して使うと、なんと不思議なほど観測事実と一致したのです。

宇宙が加速膨張しているという状態は、宇宙項を含めたアインシュタインの重力場方程式で見事に表現できたのです。

宇宙が加速膨張しているという事実は、宇宙項を含めたアインシュタインの重力場方程式で表現できる
宇宙が加速膨張しているという事実は、宇宙項を含めたアインシュタインの重力場方程式で表現できる / Credit:canva,Wikipedia ,ナゾロジー編集部

この結果、宇宙には通常の物質と、足りない重力を補う未知の暗黒物質(おそらく未検出の素粒子)以外に、約7割のダークエネルギーが含まれているはずだとわかりました。

宇宙の実に7割近くが未知のダークエネルギー
宇宙の実に7割近くが未知のダークエネルギー / Credit:国立大学附置研究所

つまり、ダークエネルギーは一般的に知られているエネルギーとは意味が異なり宇宙を膨張させる「負の引力(斥力)」を表しています

そのため、宇宙に不足している重力を補うために仮定された、暗黒物質とはまるで異なるものなのです。

そして、そのダークエネルギーとは、まさにアインシュタインが「最大の過ち」といった宇宙項そのものなのです。

過ちまでが成果になるとはアインシュタインは、なんともすごい人物です。

ダークエネルギーに関しては、それがなんであるのか、現在もさまざまな研究プロジェクトが勧められていますが、その正体は謎に包まれています

そもそも宇宙が加速膨張している事実が誤りだと主張する研究も登場しています。

もしかしたら、本当にフォースの暗黒面が宇宙を広げているのかもしれません。

【編集注 2022.09.08 09:00】
記事の動画を追加しました!

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