最近のデータ解析により、太陽系が理論予測の3倍の速度、つまり教科書の記載よりも毎秒1000キロメートル速く移動していることが判明した。この発見は、ダークマターとダークエネルギーを含む標準宇宙論モデルと矛盾しており、宇宙の理解に重大な疑問を投げかけている。電波銀河の観測データから導き出されたこの太陽系の運動速度は、宇宙マイクロ波背景放射から推定される速度と一致せず、統計的有意性は5.4シグマという極めて高い値を示している。この矛盾は、未発見の暗黒物質の存在を示唆するか、あるいは標準宇宙論モデル自体が根本的に誤っている可能性を示している。同様の研究結果は数年前にも報告されていたが、天体物理学界では代替理論に合意できないため、この問題は未解決のまま残されている。
太陽系の予想外の高速移動
私たちの太陽系は、本来あるべき速度の3倍の速さで移動しています。教科書に書かれているよりも毎秒1000キロメートルも速いのです。これは最近のデータ解析で判明したことです。そしてこれは大きな問題です。なぜなら、私たちが考える宇宙の仕組みと相容れないからです。
では、太陽系がどれくらいの速度で移動すべきかをどうやって知るのでしょうか。そして私たちはどこに向かっているのでしょうか。見ていきましょう。
物理学者たちが現在持っている宇宙の仕組みに関する最良の理論によれば、宇宙のほとんどはダークマターとダークエネルギーと呼ばれる奇妙な物質で構成されているとされています。これらの暗黒成分は、合わせて宇宙の全物質とエネルギーの95%を占めており、理論をデータに合わせるために必要なのです。
標準宇宙論モデルの揺らぎ
これは機能していますが、少しおかしく思えます。そして過去数年間、このアイデアは端から崩れ始めています。もしかしたら、この新しいデータが最後のとどめとなるかもしれません。
新しいデータは電波望遠鏡から得られたもので、宇宙空間における地球の運動を測定しています。いわば、です。アインシュタインは、絶対的な意味での運動について語ることは無意味だと教えてくれました。私たちは何か他のものに対する相対的な運動についてしか語れないのです。
地球上では、通常、地球の表面に対する相対的な運動について話します。宇宙空間では、どの相対運動が意味を持つのかははっきりしていません。
見ることができるものの一つは、宇宙マイクロ波背景放射です。ビッグバンの残光で、全天をほぼ完璧に均等に満たしています。ある方向では少し熱く見え、反対方向では少し冷たく見えます。
この熱い・冷たいパターンは、基本的には巨大なドップラー効果であり、そのサイズから、この放射に対する私たちの速度を計算することができます。マイクロ波背景放射から、太陽系がこの宇宙の静止系に対して、空の特定の方向に、約370キロメートル毎秒で移動していることがわかります。
これは旅客機のおよそ1000倍の速さですが、それでも光速の1%未満です。
物質からの運動推定
私たちの運動は、放射ではなく物質からも推測できます。銀河の色は、ある方向では少し青方偏移し、反対方向では少し赤方偏移するはずです。
宇宙の標準モデル、つまりダークマターとダークエネルギーを含むモデルが正しければ、これら二つの運動、つまり宇宙マイクロ波背景放射から推測される運動と銀河から推測される運動は同じはずです。
しかし、です。新しい研究では、これらは同じではないことがわかりました。
著者たちは、電波銀河と呼ばれるものから私たちの運動を計算しました。これらは電磁スペクトルの長波長「電波」部分で放射を持つ銀河で、そのほとんどは数十億光年離れています。
電波銀河とドップラーブースティング
さて、これらの電波源については赤方偏移を測定できないため、代わりにドップラーブースティングと呼ばれる関連する効果を使用します。この効果により、私たちが近づいている電波銀河がより明るく見えます。そして明るい銀河はより見つけやすいのです。
そこで著者たちは、電波放射に関する3つの大規模データセットを取り、空のさまざまな方向でどれだけの源が見えるかを数えます。これから彼らは私たちの相対運動を計算します。そして彼らが発見したのは、これらの銀河に対する私たちの運動が、本来あるべき速度の3.7倍速いということです。方向は、マイクロ波背景放射から推測されるものとほぼ一致しています。
それでも、これは標準宇宙論モデルとの5.4シグマの不一致であり、非常に高い統計的有意性です。
では、私たちはそんなに速くどこに向かっているのでしょうか。答えは、まあ、特にどこでもありません。この運動を外挿しても、既知の構造に向かっているわけではないのです。
グレートアトラクターではありません。既知の超銀河団でもありません。ボイドですらありません。私が確実に言えることは、私たちはどこかに、速く向かっているということだけです。
標準モデルへの影響
もしあなたがまだ標準宇宙論モデルを信じているなら、おそらくこれは、私たちが適切に説明していない何らかの暗黒物質が私たちの周りに存在していることを示しているのかもしれません。あるいは、このモデルが完全に間違っているのかもしれません。
標準宇宙論モデルが間違っているなら、これは不一致を単純に解決できるかもしれません。なぜなら、電波銀河の運動は宇宙マイクロ波背景放射の運動と一致する必要がないからです。
それらは基本的に、この研究が調べた距離では切り離されているので、問題は消えてしまいます。
この結果は、数年前にお話ししたスビル・サーカーのグループと共同研究者たちの研究と整合性があります。彼らはクエーサーで似たようなことをしました。彼らもまた、私たちがクエーサーに対して速く移動しすぎていることを発見しました。
論文の評価と今後の展望
私はこの論文に、でたらめ度メーターで10点満点中1点を付けます。私はこれに何も間違いを見つけませんでしたが、一般的に天体物理学における統計的有意性の推定は信用していません。
サーカーグループからのこの結果はほとんど無視されてきましたが、私はこの新しい結果にも同じことが起こるのではないかと心配しています。今日の問題は、当時と同じです。
天体物理学者たちがこれらの発見を否定しているわけではありません。彼らは私たちの宇宙のより良い理論がどのようなものであるべきかについて合意できないのです。これはちょうど、1999年にオーストラリア人が、イングランド女王を国家元首として維持することに投票したようなものです。女王をそれほど好きだったからではなく、他に誰がその仕事をすべきかについて合意できなかったからです。
そしてそれが、少なくとも今のところ、標準宇宙論モデルが王座に留まるだろうと私がかなり確信している理由です。
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