宇宙の重さってどれくらい? 新計算結果「シグマ8テンション」の発見で、宇宙の定義激変へ!

 この宇宙を説明する“標準モデル”が見直される日が近いのかもしれない。宇宙の膨張速度の計算がなかなか一致しないというのである。

■ほかの銀河との距離を効率的に計測する方法とは

 太古の昔、いわゆる“ビッグバン”が起こってから、この宇宙は膨張し続けている。いったいどれほどの速度で膨張しているというのだろうか。

 これを導き出すのがハッブル定数(Hubble constant)と呼ばれる、現在の宇宙の膨張速度を示す定数である。ちなみに遠くにある天体ほど速い速度で離れていることがわかっている。このハッブル定数は長年にわたって、天文学や宇宙論の重要なテーマの1つとなっていて、各種の研究によって定数の精度は著しく向上して今日に至っている。

 しかし昨今、このハッブル定数に疑惑の目が向けられる事態も起こっている。ビックバンの名残である「宇宙マイクロ波背景放射(CMB)」の観測データから計算した測定値がハッブル定数と一致しないのだ。この食い違いはこの分野でハッブルテンション(Hubble tension)と呼ばれている。

 そしてさらに新たな不一致も発見されている。宇宙の物質の密度とそれが集まっている度合いも考慮したシグマ8(sigma-eight)と呼ばれる定数にも食い違いが見つかり、こちらはシグマ8テンション(sigma-eight tension)と名づけられることになった。

宇宙の重さってどれくらい? 新計算結果「シグマ8テンション」の発見で、宇宙の定義激変へ!の画像1
「Live Science」の記事より

 ドイツ・ルール大学ボーフム校の天文学者であるヘンドリック・ヒルデブラント教授の研究チームは、シグマ8を計算するために、弱い重力レンズ効果(weak gravitational lensing)と呼ばれるエフェクトに着目した。遠方の銀河からの光は、銀河と地球の間にある物質からの重力に引っ張られ、望遠鏡に届く過程でごく僅かではあるが歪曲する。これが弱い重力レンズ効果だ。

 我々の銀河を観測する分には、この僅かな歪みはほとんど意味がないともいえるのだが、周辺の何万もの銀河を観測するとなればやはり無視できなくなる。

 そして特定の銀河までの距離を計算するにあたって、これまでに分光的赤方偏移(spectroscopic redshift)という極めて正確な手法が編み出されている。光のスペクトルから距離を測定するのがこの分光的赤方偏移なのだが、そのネックになっているのがコストと時間だ。

宇宙の重さってどれくらい? 新計算結果「シグマ8テンション」の発見で、宇宙の定義激変へ!の画像2
「Scientific American」の記事より

 そこでヒルデブラント教授の研究チームは、天体の明るさから赤方偏移を推定する「測光赤方偏移(photometric redshift)」の手法を採用したのだ。測光赤方偏移は分光的赤方偏移ほど精度は高くないものの、はるかに短い時間で天体との間の距離を計算できるのである。

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