暗黒物質は観測結果から理論を守る保護剤として誕生した暗黒物質は観測結果から理論を守る保護剤として誕生した / Credit:Canva . ナゾロジー編集部暗黒物質は通常の物質、光、電力、磁力などあらゆるものと相互作用せず、ただ1つ重力のみに関連した「見えない物質」と定義されています。 たとえば通常の水分子がある位置座標に暗黒物質を設置しても、互いに相互作用しないため押し合うことなく同居が可能です。 また光や電磁力と相互作用せず重力のみに従うことから、直接的に測定するには重力の検知装置が必要となります。 このような「見えない物質」の存在が囁かれるようになった理由の1つが、銀河内の星々の回転速度の測定結果にありました。 銀河内部の星々は、太陽系の惑星と同じように、中心部分が早く外縁部が遅く周回しています。 しかし星々の周回速度を詳しく測定したところ、銀河外縁の星々の周回速度が理論の予想より遥

私たちの宇宙について、広い目線で見れば天体や物質の分布が均質であるという「宇宙原理」が広く信じられています。しかし近年の観測では、宇宙原理に反すると思われる巨大構造物（宇宙の大規模構造）がいくつも見つかっています。 セントラル・ランカシャー大学のAlexia Lopez氏は、地球から約92億光年離れた位置（※）に、直径が約13億光年にも達する巨大構造物「ビッグ・リング（Big Ring）」を発見したと、アメリカ天文学会（AAS）の第243回会合の記者会見で発表しました。Lopez氏は2021年にも同様の巨大構造物である「ジャイアント・アーク（Giant Arc）」を発見していますが、両者は非常に近い位置と距離にあります。これは宇宙原理に疑問を呈する発見です。 ※…この記事における天体の距離は、光が進んだ宇宙空間が、宇宙の膨張によって引き延ばされたことを考慮した「共動距離」での値です。これに

みなさんこんにちは！　サイエンスライターな妖精の彩恵りりだよ！ 今回の解説は、宇宙の全ての物質を網羅したチャートについて詳しく解説するよ！ 普段解説しているニュースと違って、この論文は何か新しい科学的発見とかそういう話じゃないけど、全てを網羅した結果、宇宙そのものに関して中々面白い事実が分かってきた、というユニークな研究でもあるよ！ 宇宙の全ての物質を語れる理論は存在しない 私たちの宇宙には素粒子、原子、ウイルス、生物、惑星、恒星、銀河、ブラックホールなど、実に多種多様な物質が存在するよね？物質はどのように誕生したのか？というのは物理学の究極の課題の1つだよ。 また、それと関連する話題として、宇宙を正確に記述する物理学の理論が未完成だという問題もあるよ。現在の物理学は、「一般相対性理論」と「量子力学」の2本柱で構築されているけど、課題も存在するよ。 例えば、一般相対性理論は宇宙や銀河くらい

宇宙の「まとめ」です。 オーストラリア国立大学（ANU）で行われた研究によって、宇宙に存在するあらゆる物体のサイズと質量の関係を1枚の紙に並べた、最もスケールが大きい図表が作られました。 この図表を見れば、宇宙に存在するあらゆる物体のサイズと質量がどんな関係にあるかがわかり、私たちの宇宙の基本的な性質を視覚的に知ることができます。 ただ作られた図表は「素粒子から全宇宙」までを網羅する極スケールであるため、ぱっと見ただけではよくわかりません。 そこで今回は図表のどこに何があるかをわかりやすく説明し、「宇宙全体がブラックホールになる」ことを示唆する理由についても解説したいと思います。 研究内容の詳細は、2023年10月1日に『American Journal of Physics』にて「全ての物体といくつかの疑問（All objects and some questions）」とのタイトルで公

人類が生活しているこの世界はコンピューターの中に作られたシミュレーションであるとする仮説がある この「シミュレーション仮説」を立証するために様々な研究が行われているが、少なくともイギリス、ポーツマス大学の物理学者は、彼が発見した新しい物理法則がこの仮説の正しさを裏付けていると主張している。 彼によれば、情報はエネルギーや質量と等価であり、この宇宙を構成する基本的な構成単位なのだという。 最新の論文では、こうした仮説を物理学や宇宙論の中で検証し、その正しさが裏付けられたとしている。

宇宙の大規模構造の変化は既存の理論では理解できない宇宙の大規模構造の変化は既存の理論では理解できない / Credit:矢作日出樹、長島雅裕/武田隆顕/国立天文台４次元デジタル宇宙プロジェクト全てがビッグバンによって誕生してから137億8700万年。 宇宙は光の速度を超える速さで膨張を続け、その直径とも言える「観測可能」な宇宙の広さは137億年よりも遥かに大きい、930億光年（28ギガパーセク）に及ぶと考えられています。 そしてこの広大な宇宙には、無数の銀河が網状に分布する「大規模構造」が構成されています。 ただこの大規模構造も不変の存在ではなく、時間が経過するにつれて銀河たちはお互いの重力で接近し合い、網の太さが圧縮され高密度化する一方で、網の目の部分からはますます物質が少なくなっていくと考えられています。 私たちの天の川銀河も隣にあるアンドロメダ銀河と重力で互いに引き合っており、40億

大質量ブラックホール・クエーサーを時計代わりに利用した研究により、ビッグバン直後の宇宙は今日よりも時間の流れが5倍も遅い(現在の5分の1の早さ)、スローモーションのような状態だったことが明らかになりました。 Detection of the cosmological time dilation of high-redshift quasars | Nature Astronomy https://doi.org/10.1038/s41550-023-02029-2 Quasar 'clocks' show Universe appears to run five times slower soon after the Big Bang - The University of Sydney https://www.sydney.edu.au/news-opinion/news/2023/07

サイエンス 「原理的にダークエネルギーは必要ない」 宇宙は膨張していないかもしれない。宇宙定数の問題を考察する新しい理論研究 Image:Jurik Peter/Shutterstock.com ジュネーブ大学の理論物理学者Lucas Lombriser氏は今月はじめ、宇宙は必ずしも膨張していない可能性があると示唆する新しい理論研究を学術誌Classical and Quantum Gravityに発表した。 現在主流の考え方としては、地球から遠い宇宙（銀河）を観測する際には、赤方偏移と呼ばれる光のスペクトルの赤い側への偏りがその判断基準のひとつになる。これは遠くにある宇宙ほど、ビッグバン以後急速に遠ざかっているため、光の波長が伸び、赤く見えるようになってしまうからだ。 最近の研究では、この宇宙の膨張の勢いが増しているという証拠も発見されている。この加速膨張は宇宙定数（宇宙項）と呼ばれ、Λ

(Image by Philipp Tur/Shutterstock) 理論物理学における超弦理論によると、パラレルワールドが存在することが予想されています（ミラー対称性予想）。これら２つの世界（AサイドとBサイド）の違いは、それぞれの世界に隠されている6次元の図形（AとB）の違いであるとされていますが、これらの図形は極めてよく似ている上、目に見えないため、理論上、わたしたちはどちらの世界に住んでいるかを区別することはできません。これまでに、図形Aの性質についての研究が盛んに行われ、一定の条件下ではその内部では極端な変化（爆発）は起こらないことが知られています。 ところが近年、図形AとBはある法則に従って連動しており、見かけ上は異なる部分どうしが対応していることが発見されました。ただし、その連動の内容や程度はよく分かっておらず、図形Bの性質についての研究はまだ進んでいません。 本研究では、

スティーヴン・ホーキングによる1988年のベストセラー書籍『ホーキング、宇宙を語る―ビッグバンからブラックホールまで』は、ケンブリッジ大学理論物理学者だった故人の宇宙論に対する見解を世界に紹介した。しかし、あまり知られていないのは、ホーキングが宇宙の進化に関する自身の理論を、2018年に亡くなる直前まで磨き続けていたことだ。 ホーキングとケンブリッジ大学で長年の同僚だった、トーマス・ハートッホが書いた説得力のある新著、『On the Origin of Time: Stephen Hawking’s Final Theory』では、宇宙の起源に関するホーキングの最終的な考えが、詳細に再検討されている。 1980年代初期、多くの宇宙論学者がマルチバース（多元的宇宙）というアイデアに熱中していた。無限とも思われる数の宇宙からなる仮説上の集合だ。しかしホーキングは、そんなマルチバース概念に満足し

【▲ 図1: 宇宙における普通の物質、暗黒物質、暗黒エネルギーの割合。暗黒物質は普通の物質の4倍以上も存在する（Credit: 彩恵りり）】この宇宙に銀河が存在している以上、その回転速度は重力で恒星を引き留められる限界の速度よりも低いはずです。ところが銀河の回転速度を実際に調べてみると、恒星の数をもとに見積もった銀河の質量から推定される重力では、恒星を引き留めるの不可能なほどの高速で回転していることがわかっています。この観測データは、光 (可視光線) などの電磁波では観測することができず、重力を介してのみ間接的に存在を知ることができる「暗黒物質 (ダークマター、Dark matter)」の存在を示唆しています。暗黒物質は電磁波で観測できる普通の物質の4倍以上もの量があると算出されているにもかかわらず、その正体は現在でも不明です。 暗黒物質という名前は、この物質が光では観測することができない

ブラックホールの新たな側面が示されました。 米国のハワイ大学（University of Hawaii）で行われた2つの研究によって、暗黒エネルギーが銀河中心にある超大質量ブラックホールに詰め込まれている可能性を示唆する、初めての観測データが示されました。 宇宙を膨張させた「暗黒エネルギー」はブラックホール内に溜まっているかもしれないというのです。 一部の理論家たちはデータ解釈について懐疑的な立場をとっていますが、今回の研究が正しい場合、ブラックホールの「中身」や暗黒エネルギーについて大きく理解が進むことになるでしょう。 しかし、観測できないブラックホールの内部に、観測できない暗黒エネルギーが存在するとの結論を、研究者たちはいかにして導き出したのでしょうか？ 研究内容を報じる1つ目の論文は2023年2月2日に『The Astrophysical Journal』、2つ目の論文は2023年2

最近、NASAのジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）が、ビッグバンからわずか5億年後という領域に大質量銀河を6つも発見しました。 従来の宇宙論ではこの年代の宇宙には小さな赤ちゃん銀河しか存在しないはずであり、なぜ天の川レベルの大質量銀河が存在するのか説明することができません。 オーストラリア・スウィンバーン工科大学（Swinburne University of Technology）の天文学者イヴォ・ラベ氏ら研究チームは、「これらの銀河は、現在の宇宙論のモデルに当てはめるには大きすぎる」と述べ、非公式に「ユニバース・ブレイカー」と呼んでいます。 研究の詳細は、2023年2月22日付の科学誌『Nature』に掲載されました。 ‘We just discovered the impossible’: how giant baby galaxies are shaking up our

宇宙空間に存在するとされる「ダークエネルギー」については、星や銀河の観測から存在が推測されているものの、それが何であり、どこから来るのかは分かっていません。新たな研究により、宇宙の大部分を構成する謎のエネルギーは「ブラックホール」が説明してくれる可能性があることが分かりました。 A Preferential Growth Channel for Supermassive Black Holes in Elliptical Galaxies at z ≲ 2 - IOPscience https://doi.org/10.3847/1538-4357/acac2e Observational Evidence for Cosmological Coupling of Black Holes and its Implications for an Astrophysical Source of

京都大学(京大)は1月23日、時間が経過するにつれて空間が指数関数的に膨張する宇宙を表す、宇宙定数が正の場合のアインシュタイン方程式の代表的な解の「ドジッター宇宙」に対する「ホログラフィ原理」(dS/CFT)を考察した結果、3次元ドジッター宇宙における時間的な測地線の長さが、共形変換で不変となる量子物質理論の共形場理論における「擬エントロピー」という量の虚数部分に相当することを見出したと発表した。 同成果は、京大 基礎物理学研究所の瀧祐介大学院生、同・土井一輝大学院生、同・ Jonathan Harper研究員、同・Ali Mollabashi研究員、同・高柳匡教授らの研究チームによるもの。詳細は、米国物理学会が刊行する機関学術誌「Physical Review Letters」に掲載された。 ホログラフィ原理とは、ある宇宙の重力理論は、その宇宙の端に仮想的に存在する量子物質の理論(共形場

巨大銀河団エイベル2744（パンドラ銀河団）の外側領域で観測された、二つの最遠方級の銀河「GLASS-z10」（中央上の写真）と「GLASS-z12」（同下）。ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡に搭載の近赤外線カメラNIRCamで撮影（2022年11月17日公開）。(c)AFP PHOTO / NASA 【11月26日 AFP】宇宙で最初の銀河は、これまで考えられていたよりもはるかに早期に形成された可能性があるとする研究が発表された。ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（James Webb Space Telescope）の観測結果に基づくもので、初期宇宙に関する天文学者らの理解を塗り替える可能性がある。 英学術誌「アストロフィジカル・ジャーナル・レターズ（Astrophysical Journal Letters）」に発表された2本の研究論文によると、7月のウェッブ運用開始後数日間に収集されたデ

科学や宇宙の真理をわかりやすく説き、数々のベストセラーを生んだカルロ・ロヴェッリに英紙が取材。世界的な物理学者が、科学と哲学の関係や自身の思考プロセスなどを縦横無尽に語っている。 「シュレーディンガーの猫」は幻想だ 長期主義、脱成長、宇宙の植民地化など、この世には大仰な概念がいくつも存在する。だが、量子物理学ほどラジカル（急進的）な概念が他にあるだろうか？ 物理学者はこの1世紀の間、「宇宙に関する古典的な仮定は正しくない」と証明してきた。電子は原子核を囲む軌道を周回しているのではなく、原子核を取り巻く波のなかに存在する 。ゆえに、電子は我々が観察するまでのあいだ、複数の場所に存在すると言える。 では、「シュレーディンガーの猫」は生きているのか、死んでいるのか。物理学者エルヴィン・シュレーディンガーがおこなったこの思考実験では、猫の生死は観察する時点までわからないとされる。結果は観察したとき

東京大学や名古屋大学などの共同研究チームは、「宇宙再電離」と呼ばれる初期宇宙空間の電離状態の変化について、場所によってその進行具合が異なることの原因が、紫外線輻射場のゆらぎであることを明らかにした。 東京大学や名古屋大学などの共同研究チームは、「宇宙再電離」と呼ばれる初期宇宙空間の電離状態の変化について、場所によってその進行具合が異なることの原因が、紫外線輻射場のゆらぎであることを明らかにした。 研究チームは、すでに観測されているクェーサー（準恒星状天体）スペクトルを用いて約128億年前の時代の宇宙の透明度（紫外線が中性水素ガスによって吸収される度合い）を調べ、再電離の進行が極端に遅い領域と早い領域の計3領域を同定。これらの領域についてすばる望遠鏡で撮像観測を実施し、得られた画像から透明度を測定した時代と同じ時代に存在する「ライマンアルファ輝線銀河」と呼ばれる種族の銀河を検出し、その分布を

ダークマター(暗黒物質)は天文学の現象を説明するために提唱された物質であり、光学的に観測できないという特性もあって依然として「謎の物質」とされています。近年の科学会ではダークマターの存在を前提とした宇宙理論が主流ですが、中にはダークマターの存在を支持していない研究者も存在しており、ドイツ・ボン大学の天体物理学者であるPavel Kroupa教授が「ダークマターは存在しないと主張する理由」について解説しています。 Dark Matter Doesn't Exist | Pavel Kroupa » IAI TV https://iai.tv/articles/dark-matter-doesnt-exist-auid-2180 ダークマターとは、「観測可能な物質だけでは銀河を形成するのに十分な重力を得られない」という研究結果を基に、1933年にスイスの天文学者であるフリッツ・ツビッキーが提唱

京都大学(京大)と大阪大学(阪大)は7月22日、「3次元ドジッター宇宙」に対する「ホログラフィー原理」の具体例の構成に成功し、膨張する宇宙を表すミクロな模型を発見したことを発表した。 同成果は、京大 基礎物理学研究所の瀧祐介大学院生、同・疋田泰章特定准教授、同・西岡辰磨特定准教授(現・阪大教授)、同・高柳匡教授らの研究チームによるもの。詳細は、「Physical Review Letters」に掲載された。 “万物の理論”である「量子重力理論」は今のところまだ完成していないが、それを実現できる鍵と考えられている1つが、ホログラフィー原理だという。これを用いると、難解な「量子重力理論の問題」を、より馴染み深い「物質の問題」に置き換えることが可能となる。 ただしこれまでは、ホログラフィー原理が適用できる重力理論として、現実とは異なる、宇宙定数が負の宇宙である「反ドジッター宇宙」が主な対象として