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2014年3月18日 (火)

宇宙誕生の「重力波」を初観測、急膨張裏付け!

138億年前、宇宙誕生のビッグバンで生じた「重力波」の存在を裏付ける証拠が初めて見つかったとして、米スタンフォード大学などの研究チームが17日に発表しました。この説がもし正しければ、ビッグバンからわずか1兆分の1秒足らずで宇宙が急膨張したことが裏付けられ、宇宙誕生の謎を解明する手がかりになると期待されています。研究者らは「本当に確かめられればノーベル賞級だ」と評価しています。

 

ハーバード・スミソニアン天体物理学センターによると、重力波とはビッグバンの「最初の振動」と考えられるもので、アルバート・アインシュタインが一般相対性理論で予言していましたが、その存在を裏付ける証拠が見つかったのは初めてのことです。また誕生時に非常に小さかった宇宙が急激に膨張したとする佐藤自然科学研究機構長らの「インフレーション理論」を観測面から強く裏付けたことになります。研究チームは南極の望遠鏡「BICEP2」を使って宇宙創世記から残された光を調べ、この膨張の「決定的証拠」をとらえたことになります。

 

宇宙創世記からの光は「宇宙マイクロ波背景放射」と呼ばれ、宇宙の歴史を物語る存在とされます。BICEP2チームは宇宙が生まれた38万年後に放たれた光の名残である「宇宙背景放射」と呼ばれる電波を、BICEP2望遠鏡で詳しく観測分析しました。その結果、宇宙初期の急膨張によって出た重力波が背景放射の光に影響を与え、光に特定のパターンを生じさせていることを初めて発見、間接的に重力波の存在を確認したとしています。チームは重力波の強さも測定。重力波を発生させた急膨張のエネルギーを計算するのに繋がり、宇宙が始まった瞬間に何が起きたかをこれまでにないほど正確に知ることができると言います。

 

重力波は物体が動いたときに重力の影響で空間が揺れて周囲に波のように広がります。アインシュタインが相対性理論で存在を予言していましたが、直接観測されてことはありませんでした。重力波とは物体が加速しながら運動する時に、周囲に伝わる時間や空間の揺れで、重力波は極めて小さいため、高密度で大きな質量の物体が動かないと観測は難しいのですが、ブラックホールの衝突や中性子星の自転などで観測されると期待されています。

 

「インフレーション前の宇宙は1粒の電子よりも小さかった。それがインフレーションによって光速を超すスピードで拡大した」とアーウィン氏は話し、重力波は当時、宇宙全体に広がり、波長の長さは何十億光年にもわたっていたはずだと指摘しました。インフレーションの現象は、複数の宇宙が存在するという説の説明にも使うことができると言います。ただし今回の研究結果はその説を裏付けるものではないとアーウィン氏は言います。

 

今回の発見についてカリフォルニア工科大学の大栗教授は「今回の観測により、創生直後の宇宙が膨張する際のエネルギーが初めてはっきりと分かった。宇宙進化のモデルは数多くあるが、このエネルギーに合うようなモデルは限られるため、宇宙の成り立ちをより正確に知ることができる。また、物理学の2つの大きな柱である量子力学と相対性理論が、宇宙誕生時には統合されていたことがわかり、両者をつなぐ超弦理論(素粒子がひも状であると言う理論)の検証にも道を開いた」と述べています。

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