今日、私たちは宇宙に無数の星や銀河がきらめいているのを見ていますが、実際にはどれだけの物質が存在しているのでしょうか？ 質問は非常に単純ですが、その答えは驚くべきもののようです。
このジレンマが存在する主な理由は、現在の宇宙論的観測が、現在の宇宙で物質がどのように分布しているかについて単純に一致していないからです。
宇宙のすべての要素（通常の物質、暗黒物質、暗黒エネルギー）が物理法則に従ってどのように進化するかを追跡する新しいコンピューターシミュレーションが役立つでしょう。 素晴らしい画像には、画像内に見える銀河や銀河団が表示されます。 宇宙、と呼ばれるものによって養われます。 宇宙の網。 このネットワークは、 宇宙最大の構造物、通常の物質またはバリオン物質で構成されるフィラメントで構築されており、 暗黒物質。
暗黒物質のみを観察した以前のシミュレーションとは異なり、FLAMINGO（次世代観測を解釈するための全天マッピングを備えたフルスケール大規模構造シミュレーションの略）と呼ばれるプロジェクトによって実行された新しい研究は、通常の物質も追跡します。
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「暗黒物質は重力を支配しているが、通常物質の寄与はもはや無視できない」とオランダのライデン大学の教授であり、フラミンゴ計画に関する3つの新しい研究の共著者であるユップ・シェイ氏は記事の中で述べた。 声明。
宇宙に実際にどれだけの物質が含まれているかについて、天文学者らは、このようなコンピューターシミュレーションは、宇宙の目を楽しませるだけでなく、「S8テンション」と呼ばれる宇宙論の大きな矛盾の原因を解明するのに役立つ重要な調査でもあると述べている。 これは、宇宙で物質がどのように分布するかについての現在進行中の議論です。
S8テンションとは何ですか？
宇宙を探索するとき、天文学者は S8 パラメータとして知られるパラメータを使用することがあります。 このパラメータは基本的に、宇宙のすべての物質がどの程度「凝集」しているか、つまり密に詰まっているかを表しており、いわゆる低赤方偏移観測を使用して正確に測定できます。 天文学者によって使用されています 赤方偏移 物体までの距離を測定するには 土地、および「弱い」などの低赤方偏移の研究 重力レンズ 「調査」は、遠く離れた、したがってより古い宇宙で展開されているプロセスに光を当てる可能性があります。
ただし、S8 の値は関数を使用して予測することもできます。 標準形式 宇宙学。 科学者は基本的に、オブジェクトの既知の特性に合わせてモデルを調整できます。 宇宙マイクロ波の背景 (CMB) はビッグバンからの残留放射線であり、そこから物質の凝集を計算します。
それで、ここからが問題です。
CMB 実験では、弱い重力レンズ調査よりも高い S8 値が見つかりました。 宇宙論者たちはその理由を知りませんが、この矛盾を S8 テンションと呼んでいます。
実際、S8 の緊張は宇宙論における危機を引き起こしています。これは、有名な次のような危機とほとんど変わりません。 ハッブル張力これは、科学者が宇宙の膨張率を決定する際に直面する矛盾を指します。
チームの新しいシミュレーションが S8 ジッター問題に対する答えを提供しない理由は重大である。進化する宇宙に対する暗黒物質の影響のみを考慮した以前のシミュレーションとは異なり、最新の研究では暗黒物質の影響が考慮されているからだ。普通のことでも。 暗黒物質とは対照的に、通常の物質によって支配されている 重力 宇宙全体のガスによって生成される圧力も同様です。 たとえば、銀河の風に導かれて 超新星 噴火と活発な蓄積 超大質量ブラックホール これらは、通常の物質の粒子を銀河に吹き込むことによって、その物質を再分配する重要なプロセスです。 空間。
しかし、通常の物質やより極端な銀河風のいくつかの新しい働きを研究しても、現在の宇宙で観察される物質の弱い凝集を説明するには十分ではありません。
「私はここで途方に暮れています」とシェイさんはSpace.comに語った。 「興味深い可能性としては、この緊張が宇宙論の標準モデル、さらには物理学の標準モデルの欠陥を指摘しているということです。」
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奇妙な物理学か欠陥のあるモデルでしょうか?
では、この S8 の緊張はどこから来たのでしょうか?
英国リバプール・ジョン・モリス大学の理論天体物理学者であり、3つの新しい研究の共著者であるイアン・マッカーシー氏は、「何がこれをそれほど興奮させるのかは分からない」とSpace.comに語った。
しかし、FLAMINGO が実施したようなコンピューター シミュレーションを使えば、さらに一歩近づける可能性があります。 仮想の宇宙の壮大な地図は、現在の測定における潜在的な誤差を特定するのに役立つ可能性があるため、S8 のジッターの理由を明らかにするのに役立つ可能性があります。 たとえば、天文学者らは、この問題について、大規模構造の観測における一般的な不確実性が原因である可能性や、CMB 自体の問題に関連している可能性があるという事実など、この問題に関するよりありふれた説明を徐々に排除しつつある。
実際、研究チームは、自然物質の影響が現在のシミュレーションよりもはるかに強い可能性があると予想しています。 しかし、シミュレーションは銀河や銀河団の観察された特性とよく一致しているため、これも可能性は低いように思われます。
「これらの可能性はすべて非常に刺激的であり、基礎物理学と宇宙論に重要な影響を及ぼします」とマッカーシー氏は述べた。 しかし、最も興味深い可能性は、「標準モデルが何らかの点で間違っている」ということです。
例えば、暗黒物質は、標準模型では考慮されていない奇妙な自己相互作用特性を持っている可能性があり、S8ジッターは、より大きなスケールでの重力理論の崩壊を示している可能性があるとマッカーシー氏は述べた。
ただし、最新のシミュレーションでは、自然物質と亜原子粒子として知られる影響を追跡していますが… ニュートリノ – どちらも、銀河が長い年月をかけてどのように進化してきたかを正確に予測するために重要であることが判明しました。しかし、S8 の張力の問題は解決できませんでした。
驚くべきことは、赤方偏移が低い場合、宇宙は標準模型で予測されるよりも明らかに塊状になっていないということです。 しかし、宇宙の構造を探る測定は、 間 CMBと低赤方偏移の測定値は「標準モデルの予測と完全に一致している」とマッカーシー氏は述べた。 「宇宙は宇宙史の大部分において予想どおりに振る舞ったように見えますが、これは宇宙史の後半で変化しました。」
おそらく、S8 の緊張を解決する鍵は、この変更を正確に引き起こした原因に答えることにあります。
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