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2025-03-31 22:17:00
天文学者のチームは、宇宙の初期段階のこれまでで最も詳細な画像を発表し、地球に到達する前に130億年以上にわたって移動した光を捉えました。
チリのアンデスの高さの望遠鏡から作られたこれらの観察は、わずか380、000年前の宇宙の前例のない垣間見ることができます。
「私たちは、初期の星と銀河を作るための最初のステップを見ています」と、スザンヌ・スタッグスのディレクター、 アタカマ宇宙論的望遠鏡 （ACT）および物理学の教授 プリンストン大学。
「そして、私たちは光と暗闇を見ているだけでなく、高解像度で光の偏光を見ています。それは、プランクや他の初期の望遠鏡からの決定的な際立った行為です。」
宇宙をより明確に見る
新しくリリースされた画像は、ビッグバンから残ったかすかな放射線である宇宙マイクロ波の背景（CMB）をキャプチャします。
「ACTにはPlanckの5倍の決議があり、感度が向上しています」と、 オスロ大学 調査結果を詳述した論文の1つの主著者。 「これは、かすかな偏光信号が直接見えるようになることを意味します。」
CMBの偏光パターンは、初期宇宙の水素とヘリウムガスの動きに関する洞察を提供します。
「以前、私たちは物事がどこにあるかを見ることができました。そして今、私たちはそれらがどのように動いているかを見ています」とスタッグスは説明しました。 「潮を使って月の存在を推測するように、光の偏光によって追跡された動きは、空間のさまざまな部分で重力の引っ張りがどれほど強いかを教えてくれます。」
結果は、宇宙論の標準モデルを強化し、多くの競合する選択肢を排除します。
赤ちゃんの宇宙を振り返る
ビッグバンの数十万年後、宇宙は光が自由に移動するのを妨げる密集した熱いプラズマで満たされていました。
原子が形成されるのに十分なほど冷却された宇宙が空間を通過し、基本的には宇宙の最初の目に見える記録であるCMBを作成し始めました。
新しい画像は、原始ガスの密度と動きの微小変動の非常に詳細なビューを提供します。
このイラストの色付きのバンドは、新しいACTイメージがキャプチャする宇宙の歴史の期間を示しています。クレジット：Lucy Reading Ikkanda、Simons Foundation
「低ノイズで偏光を測定する他の現代の望遠鏡がありますが、行為ほど多くの空をカバーするものはありません」とNaess氏は述べています。
CMBで見られるバリエーション – わずかに密度が高い、または密度の低い水素とヘリウムの領域 – は、宇宙の構造の初期の「種子」を表しています。
数百万年にわたって数十億年にわたって、重力はこれらの密度の高い領域を一緒に引き出し、最初の星と銀河を形成しました。
プリンストン大学の物理学と天体物理学の教授であり、ACTのリーダーのACTのデータ分析のリーダーであるJo Dunkley氏は、次のように述べています。
宇宙の質量の測定
この研究は、観察可能な宇宙の総質量の新しい正確な測定も提供しました。
「私たちは、観察可能な宇宙が私たちからのあらゆる方向にほぼ500億光年を延長し、1,900の「ゼッタ・サン」、つまり2兆近くの太陽と同じくらいの質量を含んでいることをより正確に測定しました」
宇宙の構成
行為によって決定される宇宙の構成は、既存の宇宙論モデルとよく整合しています。
宇宙の総質量は、いくつかのコンポーネントに分かれています。惑星、星、銀河を含む通常の物質は、100ゼッタスンに相当する質量を持っています。
銀河層を形作る神秘的で目に見えない物質である暗黒物質は、500のゼッタ・スンを占めています。
水素とヘリウム
調査結果はまた、宇宙の正常物質の約75％が水素であり、残りの25％はヘリウムであることを確認しています。
「宇宙のほとんどすべてのヘリウムは、宇宙の最初の3分間で生産されました」と、大学パリサクレイの研究者であり、研究の主任著者の1人であるThibaut Louis氏は述べています。
炭素、酸素、窒素、さらには微量の金など、人体を構成するものを含むより重い要素は、星の中でずっと後に形成されます。
宇宙の時代を洗練する
ACTの測定では、宇宙の年齢とその現在の拡大率の推定値も洗練されています。初期の宇宙の密度の変動は、池に広がる波のように、空間を波打つ音波を送りました。
「若い宇宙は、現在のサイズに到達するためにより迅速に拡張しなければならなかったでしょう。私たちが測定する画像は、私たちに近づいているように見えます」と、天文学の教授であるマーク・デヴリンは説明しました。 ペンシルベニア大学 ACTの副局長。
高解像度の宇宙マイクロ波の背景を分析することで、研究者は宇宙の単純なモデルを確認することができ、多くの競合する選択肢を排除しました。クリックして拡大します。クレジット：ACTコラボレーション。 ESA/Planckコラボレーション
「その場合、画像内の波紋の見かけの程度は、あなたの顔の近くに保持されている定規が腕の長さで保持されているものよりも大きく見えるのと同じように大きくなります。」
この方法を使用して、この調査では、宇宙が138億年前のものであり、わずか0.1％の不確実性があることを確認しています。
ハッブルの絶え間ない議論に対処する
宇宙論における主要な継続的な質問の1つは、宇宙が今日拡大している速度を説明するハッブル定数の測定における矛盾です。
CMBからの観察により、メガパルセックあたり67〜68 km/sの膨張率が一貫して示唆されていますが、近くの銀河の動きに基づく測定は、73〜74 km/s/mpcの高い値を示唆しています。
「私たちはこのまったく新しい空の測定を行い、宇宙論モデルの独立したチェックを与え、結果が続くことを示しています」と、Max Planck Institute for Astrophysicsの研究員であり、論文の1つで主任著者であるAdriaan Duivenvoordenは述べています。
研究者はまた、矛盾を説明する可能性のある代替宇宙論モデルを調査しました。
「データに一致する宇宙論的モデルを見つけることができるかどうかを確認したかったのです。 コロンビア大学。
チームは、暗黒物質の変更、ニュートリノの挙動の変更、さらには早期に加速された拡張の期間を調査しました。
「私たちにとって、より高い価値をサポートする部分的な証拠さえ見つからなかったのは少し驚くべきことでした。緊張の説明の証拠を見るかもしれないと思っていた領域がいくつかあり、データにはそこにいませんでした。」
赤ちゃんの宇宙をより深く覗き込んでいます
ACTの観測では、ミリ波長光を測定するように設計された高度な検出器を使用して、5年間の露出が必要でした。
ACTは2022年に観察を終了しましたが、科学者は現在、次世代のサイモンズ天文台の準備をしています。
宇宙の幼少期を掘り下げることにより、行為は宇宙の進化に関する批判的な洞察を提供し、科学者が過去、現在、未来についての理解を深めるのを支援しています。
研究はで提示されました American Physical Society Annual Conference。
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#科学者は非常に初期の宇宙の赤ちゃんの写真を捉えています