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私たちの銀河には少なくとも1,000億から4,000億個の星があります。もし各恒星に1つの惑星があるとすれば、天の川銀河だけでも最大4,000億個の惑星が存在する可能性があります。さらに考えてみましょう。宇宙には約2兆個の銀河があり、つまり宇宙に存在する星の数は信じられないほど膨大です。地球上のすべての砂浜にある砂粒の数よりも、宇宙の星の数の方が多いという推測もあります。それは同じ数の惑星が存在する可能性を示唆しています。
しかし、ここに奇妙な点があります。これらすべての可能性があるにもかかわらず、私たちは地球外生命からの信号を受信していません。彼らが私たちと通信しようとしているという確かな証拠はありません。外星人の生命を見つける可能性が高いように思えるのに証拠がないという、この奇妙な状況はフェルミのパラドックスと呼ばれています。それは単純だが深遠な問いを投げかけます：みんなはどこにいるのか？
科学者たちは今、この謎を解く手がかりを発見したかもしれません。私たちの銀河が、KBCボイドまたはローカルホールとして知られる巨大な宇宙の空洞の中心付近に位置していることを発見したのです。この20億光年にも及ぶ広大な空洞の存在は、宇宙論の最も基本的な考えに挑戦します。そのような広大な空虚な空間の存在は、ビッグバンや銀河の分布、そして宇宙の膨張の本質について大きな疑問を投げかけます。
しかし、最も興味深い点は、この空洞が天文学の2つの大きなパズル、ハッブルテンションとフェルミのパラドックスを説明する助けとなる可能性があることです。では、天文学者たちはどのようにして私たちが謎の宇宙の空洞に住んでいることを発見したのでしょうか？KBCボイドは標準的な宇宙モデルにどのような挑戦をもたらすのでしょうか？そして最も重要なことに、なぜ私たちが他の文明からメッセージを受け取っていないのかを説明できるのでしょうか？
天文学者たちは、近傍宇宙における銀河の分布を調べることでKBCボイドを発見しました。この画期的な発見は、ライアン・キーナン、エイミー・バーガー、レンクス・コウイによってなされました。研究者たちは、宇宙の膨張による銀河の光のシフトを測定する銀河赤方偏移サーベイを使用しました。この方法により、銀河の少ない領域を示す3次元の銀河分布マップを作成することができました。
彼らの分析により、周囲の領域と比較して銀河の数が著しく少ない、約20億光年にわたる球状の領域が明らかになりました。この空洞は典型的な宇宙の空洞の約7倍の大きさです。当初、研究者たちはこのような空洞の存在に疑念を抱きました。なぜなら、それは標準的な宇宙モデルに重大な課題を突きつけるからです。
主な問題が2つあります。1つ目は宇宙原理です。ローカルホールにおける銀河の著しい欠如は、物質が宇宙全体に均一に分布しているという、現在の宇宙論理解における重要な仮定に挑戦します。2つ目は、シミュレーションの問題です。MXXLシミュレーションのような宇宙論的シミュレーションは、現在受け入れられているΛCDMモデルでは、KBCボイドほど大きな空洞の形成は起こりにくいことを示唆しています。これらのシミュレーションによると、このモデルで予測される重力の力は、そのような広大で深い低密度領域を作り出すほど強くないとされています。
しかし、より多くの観測とデータが集められるにつれ、この巨大な空洞の存在は否定できないものとなりました。調査や望遠鏡は一貫して、この20億光年の幅を持つ領域に銀河が著しく欠如していることを明らかにしました。しかし天文学者たちはすぐに、当初モデルに問題を投げかけていたこの空洞が、実は60年以上にわたって科学者たちを悩ませてきた宇宙論の最大の課題の1つ、ハッブルテンションを解決する鍵を握っているかもしれないことに気づきました。
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さて、宇宙に戻りましょう。巨大な宇宙の空洞の中心付近に住んでいるという事実は、最大の宇宙論的危機であるハッブルテンションを解決できる可能性があります。ハッブルテンションとは、宇宙がどれだけ速く膨張しているかについての不可解な不一致を指します。
これを理解するために、単純な部分に分解してみましょう。宇宙はビッグバン以来膨張し続けており、この膨張の速度はハッブル定数と呼ばれる数値で表されます。これを、宇宙が大きくなるにつれて銀河が互いに離れていく速度の制限と考えてください。
この膨張を測定する方法は2つあります。1つ目は直接法で、近傍の銀河を観測することを含みます。天文学者は特殊な種類の変光星と超新星を使用して宇宙の距離を計算し、これらの銀河が私たちから遠ざかる速度を測定します。これによってハッブル定数の1つの値が得られます。
2つ目は間接法で、宇宙マイクロ波背景放射、つまりビッグバンの残光を観測することを含みます。この光は136億年以上にわたって移動し続けており、初期宇宙のスナップショットを提供します。それ以来の宇宙の進化の詳細なモデルを使用することで、科学者たちは今日のハッブル定数がどうあるべきかを推定できます。
ここで問題が生じます。近傍銀河から計算されたハッブル定数と、初期宇宙から推定されたものが一致しないのです。近傍銀河からの値は約73 km/s/Mpcであるのに対し、初期宇宙からの値は約67 km/s/Mpcです。この差は小さく見えるかもしれませんが、統計的に有意であり、そのような精密な測定の予想される誤差の範囲を超えています。
また、これは宇宙の年齢の推定にも不確実性をもたらします。宇宙の年齢は、膨張に関する時計を逆回しすることで推定されることが多いのです。現在の宇宙の膨張速度、つまりハッブル定数がわかれば、現在の大きさに達するまでどれくらいの時間膨張してきたかを推定できます。これにより、ビッグバン以来の経過時間、つまり宇宙の年齢の推定値が得られます。
より高いハッブル定数は、宇宙の年齢が約125億年であることを示唆する一方、より低いハッブル定数は138億年に近い年齢を示します。このハッブル定数の違いは、驚くべきことに10%もの年齢の不一致をもたらします。
ハッブルテンションが大きな問題である理由は、現在の宇宙理解に何かが欠けているか、誤解されているかもしれないことを示唆しているからです。それは、暗黒エネルギー、暗黒物質、あるいは重力の本質について私たちが知っている以上の、新しい物理学を発見する必要があることを意味するかもしれません。
しかし、ハッブルテンションには、KBCボイドの中にある私たちの特異な位置という、もう1つの単純な説明があります。ボイドの中には、外部の領域と比べて銀河と物質が少ないのです。この低密度は、ボイド内の物体がより弱い重力を及ぼし、一方で周囲のより密度の高い領域がより強い重力で物体を引き寄せることを意味します。これは、ボイドの外側にある物体の重力に引っ張られているため、局所的な宇宙が実際よりも速く膨張しているという錯覚を生み出します。
科学者たちが300メガパーセク（約10億光年）までのKBCボイド内の物質密度を分析したところ、宇宙の平均密度よりも約20%低いことがわかりました。ボイド内のこの低密度は、局所的に測定された膨張率が真の膨張率よりも約11%大きいことを示す先行研究と相関しています。本質的に、ボイド外のより密度の高い領域の重力効果が、より速い膨張の印象を与えているのです。これがハッブルテンションを説明できるかもしれません。
KBCボイドの存在は、初期宇宙の密度の揺らぎと大規模な物質の一様分布に基づく、最も広く受け入れられ成功している宇宙モデルであるΛ冷暗黒物質モデルにも挑戦します。このモデルは、そのような広大な空の領域の形成を予測していません。しかし、科学者たちが初期の密度の揺らぎを調整し、シミュレーションにおける構造形成の効率を高めたところ、KBCのような空洞が形成される可能性があることがわかりました。
ただし、ここには落とし穴がありました。彼らのシミュレーションはもはやLCDMモデルと一致しなくなったのです。代わりに、修正ニュートン動力学（MOND）と呼ばれる代替理論を使用しました。もともと暗黒物質を想定せずに銀河の回転曲線の奇妙な振る舞いを説明するために提案されたMONDは、目に見えない物質を追加する代わりにニュートンの重力法則を修正することを提案します。
LCDMとMONDの主な違いは2つあります。第一に、MONDは低加速度での重力の働き方を変更することで、暗黒物質の必要性を置き換えます。第二に、MONDはLCDMモデルよりも銀河と銀河団の成長が速く起こることを予測します。この加速された構造形成により、MOND宇宙では空洞の存在がより可能性が高くなります。
これら2つの理論間の緊張関係は未解決のままです。なぜなら、いくつかの宇宙観測はMONDを支持し、他はLCDMモデルと一致するからです。その結果、これら2つの競合するアイデアの間に明確な勝者はなく、宇宙の真の性質についての謎は継続しています。
KBCボイドの発見は、新しい証拠に照らして一部の宇宙論の原理を修正または放棄する必要があることを示唆しています。宇宙が密度に有意な局所的変動を示すならば、暗黒エネルギーと宇宙構造の形成に関連するものを含め、基本的な宇宙論的仮定とモデルの再評価が必要になるかもしれません。
KBCボイドに住むことは、フェルミのパラドックスについて独特の視点を提供します。フェルミのパラドックスは、宇宙の広大さと地球外文明の存在確率の高さにもかかわらず、なぜ私たちはまだ彼らの存在の決定的な証拠を見つけていないのかを問うものです。
ここには3つの重要なポイントがあります。1つ目は隔離です。KBCボイドは、より密度の高い領域と比べて銀河の数が遥かに少なく、したがって恒星も少ない、広大な人口過疎地域です。この隔離は、もし生命がより密度の高い領域で一般的であるならば、そのような空洞で知的生命が見つかる可能性が低いことを意味するかもしれません。KBCボイド内の私たちの位置は、他の文明から遠く離れていることを意味し、接触や彼らの存在の兆候を検出する可能性が大幅に低くなります。
2つ目は距離と宇宙規模です。特にKBCのような空洞では、疎らな銀河間の途方もない距離により、通信と移動に重大な遅延が生じる可能性があります。高度な文明が近くに存在したとしても、空洞の規模の大きさは、彼らの信号が意味のある時間枠で私たちに届くには遠すぎることを意味するかもしれません。これは、知的生命が豊富に存在する可能性があっても、関係する距離が直接的な相互作用を非常に困難にするという考えと一致します。
3つ目は回避です。文明は、より進歩が遅れた社会との接触を避けることを選択するかもしれませんし、KBCボイドのような人口の少ない地域に位置する私たちの存在に単に気づいていない可能性もあります。この空洞の特性は、知的生命が資源と相互作用がより豊富な宇宙の混雑した地域で発達する可能性が高いことを示唆しています。その結果、これらの文明は私たちのような人口の少ない地域の探査を軽視するか、優先しない可能性があり、私たちとの接触の可能性は低くなります。
この視点は、フェルミのパラドックスに対してもっともらしい説明を提供し、知的生命は存在するかもしれないが、広大な空の領域に位置する私たちの立場が、それらとの接触を大きく断絶させている可能性があることを強調しています。
KBCボイドには人間原理的な考察もあります。人間原理は、私たち観測者が存在して認識できるからこそ、宇宙がこのように見えると示唆します。KBCボイドの文脈では、私たちが宇宙の低密度領域に存在することは偶然ではなく、むしろ私たちが知るような生命の発達に必要な条件であることを意味します。もし宇宙が一様に密度が高かったり、大きな空洞が欠如していたりすれば、生命の条件は生じなかったかもしれず、私たちは存在して観測することができなかったでしょう。
したがって、KBCボイドの特性、つまりその大きさと相対的な空虚さは異常ではなく、むしろ私たちのような観測者の存在を可能にする宇宙の構造の自然な結果なのです。興味深いことに聞こえますが、人間原理の科学的妥当性はしばしば議論の的となります。なぜなら、それは時として科学的仮説というよりも哲学的な議論として見られるからです。
それにもかかわらず、KBCボイドは宇宙の仕組みと、その中での私たちの位置づけを理解することに新しい謎と興味を加えました。これが本当に宇宙論の最大の謎の1つであるハッブルテンションへの究極の答えになるかどうか、見守っていくのが興味深いでしょう。
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