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こんにちは、アントンです。今日は宇宙の最古の光に関する最近の発見について、特に完全に新しい地図について話し合いましょう。この地図は、いわゆる宇宙マイクロ波背景放射の、これまでで最高解像度のものです。古い地図がここに見えます。宇宙論学者にとって、これは大きな成果であり、今後数年間で多くの新しい研究が生まれる可能性が高いです。これらの新しい極めて正確な観測を通じて、宇宙、特に初期宇宙を評価しようとする研究が誰でも利用できるようになりました。
同時に、科学者たちはやや驚くべき何かを発見しました。これについては数分後に話し合いますが、まず最初に、何について議論しているのかがわかるように、歴史をおさらいしましょう。この物語は1965年に始まります。アーノ・ペンジアスとロバート・ウィルソンの研究は、ホーンデル・ホーンアンテナとして知られるこの少し奇妙なアンテナを使用していました。このアンテナは、完全に偶然に、どこにでも存在しているように見える異常なノイズを発見し始めました。
ちなみに、数年前、このアンテナは誰かが土地を個人用のコンドミニアムに変えようとしたときに、ほぼ破壊されそうになりました。しかし、私自身を含め多くの人々、そしてこのチャンネルの購読者がそれに反対して請願を行い、今のところ私たちは勝利したように見えます。将来何が起こるかはわかりませんが、これがコンドミニアムになるべきではありません。
1965年のこの発見は、当初は異常だと思われましたが、実際には数十年前からの多くの予測と一致していることがわかりました。これについては説明にあるいくつかの動画で学ぶことができます。それらは基本的に、現在ビッグバン理論と呼ばれるアイデアを確認するものでした。これが最大の証拠であり、本質的に数十億年前の宇宙が非常に熱く、基本的に不透明であったことを確認しましたが、冷却するにつれて、ある温度に達すると、ついに光が通過できるようになり、すべてがこの極めて熱い最初の光で輝いていました。
しかし、これはビッグバンから約38万年後に起こったため、光が宇宙を横切って移動し、宇宙が膨張するにつれて、この光は冷却されました。より科学的な言葉では波長が増加し、138億年後、波長は約2mmまで伸びました。これは約2.7ケルビン、つまり約160GHz程度のマイクロ波放射に相当する温度でした。
この壮大な発見にもかかわらず、実際にはあらゆる方向でこれを観測する最初の試みが実現するまでに数十年かかりました。これは最初の宇宙基盤ミッションで、COBE（コズミック・バックグラウンド・エクスプローラー）として知られていました。このNASAが1989年に打ち上げた衛星は約7年間機能し、この期間中、この放射がどこにでも存在しているように見えることを確認しましたが、わずかに変動しているようにも見えました。
ここで科学者が大規模な異方性と呼ぶものを確認しましたが、ここではまだ技術が開発中だったため、解像度は実際にはあまり良くありませんでした。そこでNASAは5年後の2001年にWMAPとして知られる別の衛星を打ち上げ、突然、宇宙、つまりこの初期の光がはるかに多様性を持って表示されました。ここでは温度の不均一性がより多く示され、以前の仮定や多くの宇宙論的理論を確認しました。それは初期のガスがあらゆる場所に存在し、より厚い塊に蓄積し始め、様々な過密状態を生み出し始めたことを示しました。つまり、それは滑らかではなく、均一ではなく、宇宙が今日私たちが知っているものに形成された方法を説明しました。
しかし、いつものように欧州宇宙機関は基本的に「私のビールを持っていて」と言いました。たぶんベルギービールでしょう。そして、Gaiaのようなたくさんのほかの宇宙望遠鏡と同様に、それは誰もを驚かせる圧倒的な結果を生み出しました。これは2009年に打ち上げられた有名なプランク望遠鏡、または具体的にはプランク探査機でした。そして4年後、これまでで最も正確な地図を作成しました。この地図は基本的にそれ以来、あらゆる研究で使用されてきました。
しかし、明らかにこれで終わりではありませんでした。実際、他のいくつかのミッションが地球上で行われてきました。これらのプローブ内のものと比較してもさらに大きなマイクロ波検出器を使用しています。実際、これらの宇宙ベースの観測と地球ベースの望遠鏡を比較した主な利点は、ここで宇宙ベースの観測が実際に絶対にすべてをマッピングできたのに対し、地球上では解像度は高くなるものの、通常、夜空のおよそ半分しかマッピングできません。通常は南半球か北半球のどちらかです。
実際、かなり多くのミッションが長い間これを行ってきました。そして主要なものの1つが最終的に最初の結果を発表しました。後でアンタルクティカのミッションや中国の将来のミッションを含め、他のミッションについて動画で説明しますので、もっと知りたい方は必ずチャンネル登録してください。
基本的に、現在、ACT（アタカマ宇宙論望遠鏡）として知られる望遠鏡から、これまでで最も正確なデータを入手できます。この望遠鏡は名前が示すように、チリにあり、これまでよりも5倍高い解像度で信じられないほどの地図を作成することができました。宇宙マイクロ波背景放射の、これまでで最も細かい地図です。しかし、これは地球上にあるので、地図の半分、つまり南半球のみを作成しました。
ここでは、2007年に構築され、2013年と2016年に大幅なアップグレードを受けたこの奇妙な見た目の望遠鏡を使用しました。それ以来観測を行ってきましたが、実際には2022年に国立科学財団の予算削減のために閉鎖されました。それにもかかわらず、説明にあるいくつかの研究で、あなた自身が探索できるすべてのデータをリリースすることができました。
ACTによる観測は、信じられないほどの解像度、非常に高い感度を提供し、最も重要なのは、偏光を直接測定できること、またはより具体的には、これらの光波の向きを測定できることです。これは、これらの波が宇宙を横切って移動するにつれて、時間の経過とともにどのように進化したかを示します。ここで実際に最も大きな発見につながる可能性が高いのは偏光です。これらの画像の偏光は、宇宙の最初の瞬間、つまり38万年後の水素とヘリウムの非常に詳細な動きを示しているからです。
言い換えれば、以前の画像や以前の観測では、ガスがどこにあるかを静止画像のようにしか見ることができませんでした。しかし、ここでは、この偏光が基本的にこのガスがどのように動いているかを示しています。ある意味で、これを動く画像、または静止画像だけではなくビデオとして想像することができます。この動きは、重力がどのように物事を引っ張り、すべてがどのように相互作用し、ビッグバンから38万年後に組み立てられたかを示すために非常に重要です。
これらの初期の観測の結果として、既にいくつかの主要な結論があります。これらは、前述したように、ある程度驚くべきものでしたが、少し残念でもありました。ここに私たちが持っているものがあります：
最初に、このデータが公式にリリースされる前、科学者たちは、謎のハッブル緊張や暗黒エネルギーに関する奇妙な観測を最終的に解決する可能性のある異常を発見することを望んでいました。そして、おそらく暗黒物質の手がかりを見つけることも。言い換えれば、彼らは実際に有名なΛCDMモデル、現在知られている宇宙を記述するモデルの異常を見つけることを望んでいました。ここで、宇宙の真の年齢を発見したり、ハッブル定数からの偏差を発見したりする可能性もありました。
しかし、これらの馬鹿げるほど正確な観測は、何かに矛盾するどころか、実際にそのすべてを確認したようです。ΛCDMモデルは極めて正確に確認され、ハッブル定数や宇宙の年齢も同様でした。言い換えれば、ここでの驚き、おそらく失望は、以前の動画で議論した多くの宇宙の謎に対する手がかりをまったく提供しなかったことでした。
また、間もなく公開されるはずの暗黒エネルギーの謎に関する動画でも触れています。これは実際に、近くの宇宙に基づいて、Desiとして知られる機器を使用した完全に異なる観測からのものでした。これに関するリンクは説明にあるはずです。
そして、ここでハッブル定数は約68 km/s/Mpcであることが確認され、宇宙の年齢は138億年であることが確認されました。より重要なことに、精度が劇的に向上し、以前の観測も非常に正確であったことが示唆されました。多くの科学者は、少し異なるもの、おそらく以前は見えなかったものを見ることを期待していましたが、代わりに、観測されたものはすべて、10年以上前の予測とまったく同じでした。これらの観測には説明のつかない現象は一切なく、ハッブル緊張や暗黒エネルギーの謎に対する解決策もありませんでした。
しかし、これも本当に重要な発見です。なぜなら、ここで初期宇宙が、暗黒エネルギーの異常な偏差や暗黒物質の奇妙な謎を含む、今日私たちが見ている多くの問題の原因ではないことが確認されるからです。ここでは、初期宇宙が実際に単純で、以前のモデルで説明可能であったことが確認されます。これにより、代替説明を提供しようとする多くの異なる理論や提案が排除されます。基本的に、ここではΛCDMが少なくとも今のところ優勢であるように見えます。
ここで、科学者たちが私たちが何を見ていると考えているのか、あなたが実際に何を見ているのかを簡単に説明しましょう。まず、これは巨大な画像です。ここであなたは私たちから500億光年離れた何か、つまり基本的に半径500億光年の一種の球体を見ています。技術的には、これは巨大な物体ですが、これらの画像の精度のおかげで、現在では個々の銀河や個々の物体を、この画像の多くの部分でわずかな過密として見ることができます。
しかし、私たちが見ているほとんどのものは基本的にガスであり、本質的には純粋なエネルギーであるため、技術的には1900ゼタ太陽、またはゼタ太陽質量のエネルギーと質量に相当するものを見ています。しかし、物理的には、実際には小さなパーセンテージしか検出できません。基本的に、ここでは約4分の1、つまり500ゼタ太陽が謎の暗黒物質で、約1300が謎の暗黒エネルギーまたは真空エネルギーであり、約100だけが私たちを構成する物質です。
これらのパッチに関しては、実際に主に見えるのは水素とヘリウムです。4分の3は水素、4分の1はヘリウムで、非常に少量のニュートリノが含まれていますが、これらは目に見えません。興味深いことに、ヘリウムは実際に水素とともに宇宙の存在の最初の3分間で生成されましたが、炭素や酸素のような他のすべての物質はまだここでは見えません。これは、様々な超新星の結果として、数百万年後に形成されるでしょう。
そして、これらの密集した領域の一つ一つは本質的に水素とヘリウムの雲で、数百万光年にわたっており、最終的にはさまざまな銀河を形成するでしょう。そして、ここでこれらの超精密な画像を観察することにより、科学者たちは他の非常に重要なこと、つまり、これらの画像内のこれらのさざ波の見かけのサイズに基づく宇宙の全体的な膨張も確認しました。これは、宇宙が138億年前であることを確認し、不確実性はわずか0.1%です。
したがって、260億年、またはそれ以上古い宇宙を説明しようとする多くの代替説明は、ほぼ確定的に不正確であるように見えます。少なくとも、これらは宇宙の最古の光の最近の観測を説明することができないでしょう。
しかし、これが公開されたばかりなので、まだ他の多くの発見や追加の研究はありません。より重要なことに、半球の半分しか持っていません。まだ北半球が不足しており、現在、北半球での望遠鏡は今後数年間計画されていません。しかし、南半球に別の望遠鏡ができるかもしれません。実際、それは現在建設中です。これはサイモンズ財団によるサイモンズ天文台で、今後数年間でACTに取って代わる可能性が高く、今後数年間でこのミッションを開始する可能性が高いです。
望遠鏡は技術的にはすでに運用されていますが、完全に機能しておらず、2025年に最初の画像を撮影しました。これが何かご想像つきますか？そう、これは火星です。これは明らかにデモンストレーションでしたが、2025年2月に最初の光を達成しました。
そのため、今後5〜6年で、さらに正確な別の画像を得る可能性があり、宇宙マイクロ波背景放射をさらに詳細に示すことができるかもしれません。しかし、宇宙論の謎を解明することはおそらくないでしょう。主に、この最近の研究からの観測が多くのモデルを確認し、初期宇宙に関する私たちの理解が非常に優れていることを示唆しているからです。現代の予測に問題があるようには見えず、現代宇宙論の危機に何が起こっているかは、過去数十億年の宇宙の結果であるように見えます。
ですので、これはより最近の危機であり、数日後に公開される動画でこれについて実際に議論します。宇宙と科学について学びたい人と共有するためにチャンネル登録し、明日に戻って何か他のことを学びましょう。Patreonでこのチャンネルをサポートし、一般会員になるか、説明で見つけることができる素晴らしい人Tシャツを購入してください。素晴らしい一日を、また明日お会いしましょう。さようなら。
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