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宇宙論における危機は現在非常に多く、毎日新たな危機の進展について話すこともできるほどです。それではすぐに退屈になってしまうので、代わりに知っておくべき最大の危機とその最近の展開について手短に説明します。
最も報道されている危機はハッブル・テンションです。これは宇宙論の現在の標準モデル（LambdaCDMとしても知られる）のパラメータの一つであるハッブル定数の異なる測定値間の矛盾です。宇宙マイクロ波背景放射のような初期宇宙からのデータは、クエーサーや超新星などの近傍の後期のデータよりも小さい値を示しています。そしてデータが改善されるにつれて、この矛盾は消えるどころか大きくなっています。
ここでの最新の展開は、最近の研究の筆頭著者であるダン・スコルニックが「緊張状態が今や危機に変わった」と宣言したことで、我々は公式に「危機」と呼ぶことが許可されました。ついに、私が何年も使いたかった「宇宙論的危機の際にはガラスを割れ」という緊急キットを使うことができます。
昨年、この緊張状態はウェンディ・フリードマンのグループの研究によって多少緩和されたとお伝えしました。ジェームズ・ウェッブ望遠鏡からのデータを使って後期宇宙からの測定値を再調整したところ、その結果は初期宇宙からの結果と互換性があるというものでした。すでにその時点で、ニュー・サイエンティスト誌は上述のダン・スコルニックの「これは我々が今いる状態とは感じられない」という発言を引用していました。彼の最近の論文では基本的にハッブル・テンションを復活させることを確実にしています。彼のグループはコマ銀河団と呼ばれる銀河団までの距離を正確に測定することで、後期宇宙からのデータの最も精密な校正を行いました。これはフリードマンの結果を確認し、緊張状態を解消できたかもしれません。しかしそうはなりませんでした。
宇宙論における第二の危機は、宇宙原理が正しくないということです。この原理は宇宙が平均的にどこでも同じであると仮定し、宇宙論の現在の標準モデルにおける前提の一つです。実際、このモデルを使って物質の最大の塊がどれくらいの大きさになるべきかを計算することができます。
問題は、天体物理学者たちが存在するはずのない大きさの塊を次々と発見していることです。例えば、私たちから約10億光年離れた「グレート・ウォール」という15億光年にわたる銀河のコレクション、40億光年にわたる「巨大クエーサーグループ」、そして最近発見された10億光年にわたる「ビッグリング」があります。
私たちの理論が正しければ、これらの大規模構造は存在しないはずです。宇宙原理に反するもう一つの証拠は、宇宙の中での私たち自身の動きに関する2つの測定値の間の矛盾です。宇宙マイクロ波背景に対する私たちの動きを測定するか、遠方のクエーサーの平均的な動きに対する私たちの動きを測定することでこれを行うことができます。
これが宇宙原理に関連するのは、クエーサーに対する私たち自身の動きを推測するためには、それらがどの距離で平均的に分布するかを知る必要があるからです。標準宇宙モデルがこの距離を教えてくれます。しかしそれを使うと、私たち自身の動きに関するこれら2つの測定値は5シグマ近くも食い違ってしまいます。
第三の危機は、ジェームズ・ウェッブ望遠鏡が宇宙がわずか数億年だった頃に存在していた大きな銀河を発見したことです。これらの銀河はその年齢に対して驚くほど巨大で成熟しているように見えます。まるで2歳の甥に会ったら、身長6フィート3インチでひげを生やしていたようなものです。いささか驚きですね。
これらの銀河の中には、回転円盤のような特徴を示すものさえあり、これはこれほど早期に形成されていたとは予想されていませんでした。このため、「これらの銀河は存在してはならない」という見出しを数え切れないほど目にしたことでしょう。以前の動画で議論したように、これは修正ニュートン動力学の予測でしたが、天体物理学者たちはこの説明を受け入れるのに苦労しています。
彼らはそれ以来、ダークマターを含む宇宙論標準モデルに適合する複数の代替説明を提案しています。データが入手された後にこれらの説明を思いついたことから、これが危機であると分かります。
ちなみに、この動画には、どれだけ覚えているかを確認できるクイズが付いています。
第四の最後の危機はシグマ8危機です。これも初期宇宙と後期宇宙からの測定値の間の別の矛盾ですが、この場合は時間の経過とともに物質がどれだけ塊になるかを測定するシグマ8というパラメータに関するものです。基本的に、物質は十分に塊になっていないのです。
宇宙論におけるこれらの危機すべてについて興味深いのは、ここ10年ほどで焦点が当てられるようになったという点であり、この進展は完全にデータによって推進されてきました。私たちの観測の99%においては標準モデルが機能しているため、まだ大きなパラダイムシフトは起こっていません。
しかしそれは、ある企業が自社の更新が「前のバージョンと99%互換性がある」と言うようなものです。注目すべきは残りの1%なのです。
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