科学者たちは最近、観測可能な宇宙で「最も信頼性が高く測定された最大の宇宙超構造」を確認したと発表した。銀河、銀河団、暗黒物質が織りなすこの巨獣は「クイプ」と名付けられました。その規模は非常に大きく、宇宙空間に沿って約 14 億光年にわたって伸びており、既知の宇宙で最大の構造物の記録を公式に破っています。
この研究はマックス・プランク地球外物理学研究所とドイツのマックス・プランク物理学研究所が主導し、スペインと南アフリカの科学者らの協力で完了した。 ROSAT X 線衛星によって描かれた天空の銀河団の分布図を分析することにより、彼らはこの超構造の 3 次元分布を徐々にロックし、再構築しました。
プロジェクトリーダーのハンス・ベルリンガー氏は、地球から約4億1600万～8億2600万光年離れた球殻領域の銀河団の分布を観察すると、北天の高緯度から南天の端近くまで伸びる巨大な構造が特に目を引くだろうと指摘した。クイプです。
この構造は 68 個の巨大な銀河団で構成されており、総質量は約 2×10¹7 太陽質量に相当します。その長さは400メガパーセク（約14億光年）を超え、その体積はかつて有名な「スローン万里の長城」（約11億光年）を大きく上回ります。
この発見は、ROSAT 衛星の基本的な仕事と切り離すことができません。全天 X 線調査を完了した最初の衛星として、ROSAT は 1990 年以来、高解像度 X 線望遠鏡で全天をスキャンし、銀河団間の高温ガスから放出される高エネルギー放射線を記録し、科学者向けに銀河団の詳細なカタログを作成してきました。
その後数十年間、主要な天文台がこれらの銀河団の距離を測定し続けたため、研究チームはより正確な物質の三次元分布図を構築することができました。クイプが地球から10億光年以内にあるこれまでに知られている最大の超構造物であると特定されたのは、そのような「宇宙地図」の中であった。
研究論文は、宇宙の膨張率、物質密度、幾何学などの重要な宇宙論的パラメータを正確に決定するには、局所的な大規模構造が観測データに与える影響を十分に考慮する必要があると強調している。
これらの影響には、大規模な重力場による宇宙マイクロ波背景放射の微妙な変化、重力レンズによる光路の曲がり、大規模な物質分布によって引き起こされる「全体の流れ」によって引き起こされるハッブル定数測定値のシフトが含まれます。後者は、最大250メガパーセク離れた巨大な質量集中によって生成される可能性があります。
最新の研究では、チームは130メガパーセクから250メガパーセクの範囲の空全体の大規模構造物の系統的な評価を初めて実施した。選択された 5 つの最も重要な上部構造の中で、Quipu は長さと質量の両方で 1 位にランクされました。
研究によると、このタイプの超構造は極めてまれな「特殊なケース」ではなく、銀河団の約 45%、銀河の 30%、物質の約 4 分の 1 を収容していますが、宇宙の体積の約 13% しか占めていません。それらは宇宙の大規模構造の非常に重要な構成要素です。
また、観測では、これらの超構造付近の銀河の空間密度が、孤立した銀河団の環境よりも大幅に高いことも示されており、大規模な重力ネットワークが銀河の形成と進化に重要な影響を与えていることが示唆されています。
同時に、現在主流のΛ-CDM（ラムダ冷暗黒物質）宇宙論モデルに基づく数値シミュレーションでもQuipuと同様の大規模構造が得られ、この観測の理論的裏付けとなり、この発見が標準的な宇宙論の枠組みと非常に一致していることが示された。
科学者らは、このような巨大な物質構造は、宇宙マイクロ波背景放射にいわゆる「統合サックス・ウォーフ効果」の痕跡を残すはずだと指摘している。これは、光子が時間の経過とともに進化する重力ポテンシャル井戸を通過する際の光子のエネルギーの微妙な変化である。
研究チームはプランク衛星のデータ内でこの信号を検索し、理論で予想される強度と一致する信号を実際に発見しました。ただし、統計的有意性はランダムな変動の可能性を完全に排除するには十分ではなかったため、その後のより正確なデータ検証が依然として必要です。
研究に参加したジョン氏は、たとえこれらの補正が表面上で数パーセントの誤差をもたらすだけであっても、宇宙論的観測の精度が向上し続けるにつれて、宇宙全体の性質の詳細な特徴付けに関連して、将来的にはますます重要なものになるだろうと強調した。
つまり、宇宙を「数パーセント」の精度で理解するためには、大規模な超構造の存在や分布を単純に無視することはできなくなっているのです。
「クイプ」という名前は、インカ文明が情報を記録するために使用した結び方システム「ノッティング」に由来しており、宇宙の上部構造の形状が枝分かれした紐を備えた主繊維に似ているためです。
この名前は、多くの重要な距離測定が完了したチリのヨーロッパ南天文台にも敬意を表しており、地元の博物館に展示されているインカの結び目ロープの工芸品も、この宇宙発見にある程度の歴史的および文化的な架け橋を築いています。
研究者らは、この発見は宇宙内の物質の分布をマッピングするための新しい「物差し」を提供するだけでなく、宇宙論モデルをテストし、さまざまな環境での銀河の形成と進化を研究するためのユニークな実験場も提供すると指摘した。
Quipu のような上部構造は、宇宙最大の「宇宙の網」が背景段階であるだけでなく、今日の人類の最も洗練された宇宙測定に大きな影響を与え、それによって宇宙の運命と起源についての私たちの理解を形作っていることを示しています。