4月 15, 2024

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研究:ハッブル定数の矛盾する値は測定誤差によるものではない

研究:ハッブル定数の矛盾する値は測定誤差によるものではない

ズームイン / 地球から約 1 億 3,000 万光年離れた NGC 5468 のこの画像は、ハッブル宇宙望遠鏡とウェッブ宇宙望遠鏡からのデータを組み合わせたものです。

NASA/ESA/CSA/STScI/A。 リース (JHU)

天文学者は惑星の新たな測定を行った ハッブルは修正されましたこれは、ハッブル宇宙望遠鏡とジェームズ ウェッブ宇宙望遠鏡からのデータを組み合わせて、宇宙がどれだけの速度で膨張しているかを測定するものです。 彼らの結果によれば、定数の値についての以前のハッブル測定の精度が確認されました。 最近の論文 これは、「ハッブル テンソル」として知られるさまざまな観測方法によって得られた値の長年の不一致の結果として、The Astrophysical Journal Letters に掲載されました。

科学者たちが宇宙は静止していると考えていた時代がありましたが、アルバート・アインシュタインの一般相対性理論によって状況は変わりました。 アレクサンダー・フリードマンは、宇宙が実際に膨張している可能性を示す一連の方程式を 1922 年に発表し、ジョルジュ・ルメートルは後に同じ結論に達するために独立した導出を行いました。 エドウィン ハッブルは 1929 年に観測データでこの膨張を確認しました。それ以前に、アインシュタインは理論から一定の宇宙を得るために宇宙定数を追加することで一般相対性理論を修正しようとしていました。 ハッブル発見後、 伝説によると彼はこの努力を最大の失敗だったと語った。

前述したように、ハッブル定数は宇宙の膨張の尺度であり、キロメートル毎秒/メガパーセクの単位で表されます。 したがって、宇宙は毎秒、100万パーセクごとに、一定のキロメートルずつ膨張します。 これを考えるもう 1 つの方法は、100 万パーセク離れた比較的静止した物体という観点から考えると、1 秒ごとに数キロメートル離れていくことになります。

何キロ? それが問題です。 科学者がハッブル定数を測定するために使用する方法は 3 つあります。1 つは近くの物体を観察してその速度を確認する方法、ブラック ホールや中性子星の衝突によって生成される重力波、そして宇宙望遠鏡として知られるビッグバンの残光に含まれる小さな収差を測定する方法です。マイクロ波バックグラウンド (CMB)。 ただし、アプローチが異なれば、価値も異なります。 たとえば、遠く離れた超新星を追跡すると、毎秒 73 キロメートル Mpc の値が生成されましたが、プランク衛星を使用した CMB 放射線測定では、毎秒 67 キロメートル Mpc の値が生成されました。

ちょうど昨年、研究者らは、重力レンズ超新星の挙動を追跡することにより、宇宙の膨張に関する3回目の独立した測定を行った。この超新星では、巨大な物体によって引き起こされた時空の歪みが、背景の物体を拡大するレンズとして機能する。 これらのモデル間の最良の適合は、最終的に CMB から導出されたハッブル定数のすぐ下に収まり、その差は統計誤差の範囲内でした。 他の超新星測定から得られた値に近い値は、データとの適合性が大幅に優れていました。 この方法は新しい方法であり、不確実性が大きいですが、ハッブル定数に到達するための独立した手段を提供しました。

セファイド変光星のハッブルとウェッブの眺めの比較。
ズームイン / セファイド変光星のハッブルとウェッブの眺めの比較。

NASA/ESA/CSA/STScI/A。 リース (JHU)

「宇宙マイクロ波背景放射の情報を使用してそれを測定し、単一の値を得た」とArs Science編集者のジョン・ティマー氏は書いている。 「現在の宇宙にある物体の見かけの距離を使用してそれを測定したところ、約10パーセント異なる値が得られました。誰もが知る限り、どちらの測定にも問題はありませんが、それを測定する明確な方法はありません。」 」 一つの仮説は、初期の宇宙が一時的に反発重力の一種の「キック」(暗黒エネルギーの概念に似ている)を経験し、その後不思議なことに停止して消滅したというものだ。 、物理学者のためのアイデア。

この最後の測定は次の条件に依存します。 昨年確認されました ウェッブのデータに基づくと、ハッブルによる膨張率の測定は、少なくとも宇宙距離スケールの最初の数段については正確でした。 しかし、特に遠くの星の明るさを測定する場合、宇宙をさらに深く(したがって時間を遡って)調べることができる、まだ検出されていないエラーの可能性がまだあります。

そこで新しいチームは、セファイド変光星(最大1億3000万光年離れた5つの主銀河にある合計1,000個の星)の追加観測を行い、それらをハッブルのデータに関連付けた。 ウェッブ望遠鏡は、ハッブルによるこれらの星の画像をよりぼやけて重なりさせている星間塵の向こう側を見ることができるため、天文学者は個々の星を簡単に区別できます。

この結果は、ハッブルのデータの正確性も裏付けました。 「私たちはハッブルが観測したものの全範囲をカバーしており、非常に高い信頼性を持ってハッブルジッターの原因として測定誤差を除外することができます。」 共著者でチームリーダーのアダム・リース氏はこう語った。、ジョンズ・ホプキンス大学の物理学者。 「ウェッブとハッブルを組み合わせることで、両方の長所が得られます。宇宙距離のはしごに沿ってさらに登るにつれて、ハッブルの測定が信頼性を維持していることがわかります。測定誤差が排除された後、残るのは、私たちが宇宙を誤解していたという現実的で刺激的な可能性です。」 」

The Astrophysical Journal Letters、2024 年。DOI: 10.3847/2041-8213/ad1ddd (デジタルIDについて)。

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