宇宙論における最も差し迫った疑問の 1 つは、「宇宙にはどれくらいの物質があるのか?」というものです。国際的な科学者チームが物質の総量を２度目に測定することに成功した。研究チームは、宇宙の物質とエネルギー全体の 31% が物質であり、残りが暗黒エネルギーであると判断したと The Astrophysical Journal に報告しています。
筆頭著者で、日本の千葉大学エジプト国立天文・地球物理研究所の研究者であるモハメド・アブドラ博士は、「宇宙学者は、全物質の約20％だけが、星、銀河、原子、生命を含む従来の物質、または『バリオン』物質でできていると信じている」と説明した。約80％は暗黒物質でできており、その神秘的な性質はまだ理解されていませんが、未発見の亜原子粒子で構成されている可能性があります。 (写真を参照)。 」
「研究チームは、観測された単位体積あたりの銀河団の数と質量を数値シミュレーションによる予測と比較することで、宇宙の物質の総量を決定する確立された技術を使用しました」と、共著者でアブドラ氏の元大学院顧問で物理学教授であり、カリフォルニア大学マーセド校の研究、イノベーション、経済発展担当副学長であるジリアン・ウィルソン氏は述べた。 「現在観測されている星団の数、いわゆる『星団存在量』は、宇宙論的条件、特に物質の量に非常に敏感です。」
バージニア大学のアナトリー・クリピン氏は、「宇宙の全物質の割合が高くなるほど、より多くの星団が形成されることになる。しかし、物質のほとんどは暗黒物質であり、望遠鏡で直接見ることができないため、銀河団の質量を正確に測定することは困難である」と述べた。
この困難を克服するために、研究チームは銀河団質量の間接追跡装置を使用する必要がありました。彼らは、より重い星団には、より小さな星団よりも多くの銀河が含まれているという事実に基づいています (質量豊かさの関係: MRR)。銀河は輝く星で構成されているため、各星団内の銀河の数を使用して、その総質量を間接的に決定できます。 Sloan Digital Sky Survey サンプルの各クラスター内の銀河の数を測定することで、チームは各クラスターの総質量を推定することができました。次に彼らは、観測された単位体積あたりの銀河団の数と質量を、数値シミュレーションで予測されたものと比較しました。
観測結果とシミュレーション結果が最もよく一致するのは、宇宙が全物質の 31% で構成されているということです。この値は、プランク衛星の宇宙マイクロ波背景放射 (CMB) 観測とよく一致しています。 CMB が完全に独立したテクノロジーであることは注目に値します。
検証とテクノロジー
千葉大学の石山友明氏は、「我々は初めてMRRを用いて物質密度の測定に成功した。これはプランクチームがCMB法を用いて得た結果と良く一致している。今回の研究は、クラスター存在量が宇宙論的パラメーターを制約するための競合技術であり、CMB異方性、バリオン音響振動、Ia型超新星、重力レンズなどの非クラスター技術を補完するものであることをさらに証明している。」と述べた。
研究チームは、彼らの結果が、視線に沿った背景や前景の気を散らすものではなく、分光法（放射線を個々のバンド、つまりスペクトルの色に分ける技術）を利用して、各銀河団までの距離と、その銀河団に重力で結びついている真の構成銀河を正確に決定することに初めて成功したものであると考えている。 MRR 技術の使用を試みたこれまでの研究では、特定の波長で撮影した空の写真を使用するなど、はるかに大雑把で精度の低いイメージング技術に依存して、各銀河団から実際の構成銀河までの距離を決定していました。
結論と今後の応用
9月13日にアストロフィジカル・ジャーナルに掲載されたこの論文は、MRR技術が宇宙論的パラメータを決定するための強力なツールであることを実証するだけでなく、すばる望遠鏡、ダークエネルギー探査、ダークエネルギー分光器、ユークリッド望遠鏡、eROSITA望遠鏡、ジェームズ天文台などで実施される大規模、広視野、深視野のイメージングや分光銀河調査から得られる新しいデータセットにどのように適用できるかについても説明している。ウェッブ宇宙望遠鏡。