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【快挙】日本の3D銀河マップがアインシュタイン方程式の正しさを示した!

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2016/10/25

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一般相対性理論で有名なアインシュタインですが、彼は晩年、自分の作り出した重力場の方程式には致命的なミスがあった、と嘆いていました。「人生最大の失敗」とさえ言っていたと言います。

しかし、2016年の5月、東大やKavli IPMUといった日本の研究者たちは、「実はアインシュタインは正しかった!」と言いました。

彼らは、ハワイにあるすばる望遠鏡の観測データをもとに、130億光年のかなたまでの宇宙の姿を描いた3D銀河マップを作り出しました。

その3D銀河マップによれば、アインシュタインが編み出した重力場の方程式が正しい可能性を強く示している、というのです。どのように正しかったのか、日本人率いるの研究者グループはどのようにそれを証明したのかを見ていきましょう。

01

アインシュタインの方程式って?

アインシュタインが作り出した問題の重力場の方程式はそのものズバリ「アインシュタイン方程式」と呼ばれています。

これは、式の左側には時空間のゆがみを表すものが書かれ、右には空間の中に存在する物の重さやエネルギーの大きさが書かれ、それらが「=」で結ばれているものです。

つまり、「時空間のゆがみがその中にある物の重さやエネルギーによって引き起こされる」というのが、アインシュタインが発見したことでした。

もっといえば、「物の重さが引き起こす重力というのは時空間のゆがみなのだ」というのがアインシュタイン方程式の主張です。

アインシュタインはこの方程式の右側、つまり物の重さやエネルギーの大きさがかかれているところに、ある決まった定数を付け加えます。

これは宇宙定数、もしくは宇宙項とよばれ、この定数がなければ、宇宙はやがて、その中に存在する物やエネルギーが作り出す重力によって、小さく縮んでつぶれてしまうという結果が出てしまうからです。

いつか宇宙がつぶれてしまうということを信じられなかったアインシュタインは、そうならないようにバランスを取ろうと、物やエネルギーを減らすようにマイナスの宇宙項をいれました。

宇宙は最終的には縮みもせず広がりもせずある大きさで存在し続けるというモデルをつくりだしたのです。

宇宙はそのまま?それとも広がっていくの?

宇宙観測の技術があがるにつれ、「宇宙が最終的にどうなるのか」「アインシュタインが言ったようにある大きさでずっと存在し続けるのか」と研究者たちは気になりました。

1926年、ハッブルという研究者が観測結果から「宇宙が現在進行形でふくらんでいっている」ことを発見します。この発見を受けて、アインシュタインは宇宙項の導入を「人生最大のミス」と言ったのです。

しかしその後、観測技術の向上などから、1998年には宇宙の膨らむスピードがどんどん速くなっていくことが証明されました。これはとても驚くべきことです。そもそも、スピードアップのエネルギーは一体どこから来ているのでしょう。

研究者たちは頭を悩ませます。一体何がおきているのでしょうか。アインシュタイン方程式は宇宙項だけでなくそもそも間違っているのでしょうか。たくさんの研究がこれまでになされました。

日本グループがついに決着へ!?

02

アインシュタインの宇宙項をめぐってたくさんの研究がなされてきましたが、ほとんどのものは100億光年よりちかい宇宙でした。

そこで、2016年の5月に、Kavli IPMUの奥村特任研究員をはじめとする、すばる望遠鏡の日本人グループは「もっと遠い場所ではどのように膨らんでいるのか」ということに着目したのです。

すばる望遠鏡のデータを用いて、130億光年という遠い宇宙の様子を調べました。130億光年というのは光の速さで旅をしても130億年かかるほど遠い場所です。

つまり、すばる望遠鏡が受け取った光は130億年前のもの。遠くの宇宙を見ることは過去の宇宙の姿を見ることです。

日本人率いる研究者グループは、130億光年ほど遠い銀河をなんと3000個も調べて、3D銀河マップをつくり、重力によってその位置関係がどのように変化してきたかを再現しました。

そして、なんと見事に宇宙項も含めたアインシュタイン方程式から導きだされる予測と一致したのです。

もちろん、アインシュタインが宇宙項を入れた当初の目的とは違います。しかし、この宇宙項こそが、宇宙の膨らむスピードがあがっている理由になる、ということがわかったのです。

研究というのは難しく、もちろんこの結果だけから、アインシュタイン方程式は絶対に正しい、と言い切ることはできません。今後も確認のための研究が必要です。しかし、この結果はアインシュタインが正しい可能性を強く示すものでした。

ちなみに、今回の研究プロジェクトでつくられた3D銀河マップの映像はこちらです。

今回の日本人の快挙を受けて海外ではどのような反応が起きているでしょうか。長い間、論争の的であったことだけあり、そのインパクトは大きなものです。

海外の驚きの声を紹介しましょう。今回の発見への賞賛とともに、作られた3D銀河マップへの感嘆の声も多くきかれます。

この発見は世界をまるごとかえてしまう。
すばらしい!やっぱりアインシュタインは正しかったのか。
すっごく面白かった!私たちはアインシュタインが天才だとはしってたけど、まさかこれまでとは。
アインシュタインは傑出した人だったんだね。
100億光年以上は誰も調べてなかった。すばらしいわ。
前にも銀河マップはあったけど、今回つくられた日本の銀河マップがアインシュタインの正しさを証明したんだ!
3Dマップの初版をみたけど、すばらしいわ!ただ、私たちがどこにいるのか、つけてほしかったわ 。
3Dマップの静止画、デスクトップにしたい!
日本で作られた3Dマップがまたアインシュタインの正しさを証明したんだね!
日本率いる国際研究チームの快挙だね!
きみは銀河マップをみたか?星々がすーっと遠ざかっていくのが快感だね!まるで宇宙旅行をしているみたいだ。
3D銀河マップは宇宙の果ての大規模構造をみせてくれる!
3D銀河マップはみるべきだね。
ものすごく、興味深いね。スケールの大きさに驚愕だよ。
この散らばった点々が銀河?わお!
深淵…
この3D銀河マップほしい。
銀河のあつまった構造ってDNAに似てない?
とても感銘をうけてるよ。初期の宇宙がどうやって広がったのかがよくわかる。ほら、銀河の分布がサドルのような形をしているね、面白い。
宇宙のはじまりの物語って大好き。でも終わりをみるにつけて、いつも疑問ばかりうかんでしまう。
すごく静かで深い映像。

今回の発見は日本のみならず、海外でも大きなニュースとなりました。むしろ日本のページよりも海外発のニュースページの方が目についたぐらいです。

昨年の東大宇宙線研究所の梶田氏によるノーベル賞といい、今回の結果といい、物理、宇宙科学分野での日本人の活躍は目覚ましいものです。いつまでの世界をリードしていけるよう、科学大国日本がずっと続くといいですね。

(参考)https://astronomynow.com/2016/05/11/deepest-3-d-galaxy-map-
suggests-einsteins-theory-stands-true/
http://www.universetoday.com/128856/japanese-3d-galaxy-map-confirms-
einstein-one-smart-dude/

大学時代、物理学科だったので興味のある話だけど、一般の人はこんなニュースどうでもいいだろうな。池上彰さんに説明してもらいたい。

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コメント一覧
  1. 日本の名無しさん
    2016年10月25日 10:22 PM

    科学知識無しのインチキ解説がひどいな。。

    宇宙の膨張が加速してるなんて何十年も前に発見されてたっつうに

  2. 日本の名無しさん
    2016年10月25日 10:24 PM

    赤方偏移とか知らんのか
    遠くの銀河ほど赤い
    何故か?
    ドップラー効果で光が赤方偏移してるから

    ずーっと前から知られていた事なんだが

  3. 日本の名無しさん
    2016年10月25日 10:27 PM

    ※1
    君は何を言っているんだ?

  4. 日本の名無しさん
    2016年10月25日 11:29 PM

    ※3
    宇宙の膨張でぐぐってこい

  5. 日本の名無しさん
    2016年10月25日 11:38 PM

    元々言われてたけど、より確定的になったって事かな?

  6. 日本の名無しさん
    2016年10月26日 3:48 AM

    ビッグリップと宇宙項の関係をもう少し説明して欲しかったです

  7. 日本の名無しさん
    2016年10月26日 6:05 AM

    指数関数的な加速膨張が確かめられたということでは?

  8. 日本の名無しさん
    2016年10月26日 6:45 AM

    ※1※2
    んー?中身見てるか?
    それともコメント後に記事本文が改訂されたのかな

  9. 日本の名無しさん
    2016年10月26日 4:04 PM

    ※1※4
    別に宇宙が膨張してることを初めて発見したとは言ってないだろ。
    多分、これまでの観測による結果だけだと、アインシュタインの設定した定数に適合しなかったけど、今回の発見でアインシュタインもこれまでの観測による結果もどちらも矛盾無く成り立つ、新たな視点を獲得したって感じじゃないか?
    ただ、雰囲気的にはアインシュタインの式がそのまま使えるって事ではない気がする。
    アインシュタイン自身がやらかしたと思ってた定数は修正する必要は無いけど、今回の発見を受けた式全体の調整は必要になるんじゃないかなぁ。。。という印象。
    まぁ、後半は個人的な感想なので詳しく調べた人がいたら説明して欲しいなぁ。

    ※2
    赤方偏位の話なんかどっから出てきたんだよ。。。

  10. 日本の名無しさん
    2016年10月26日 5:06 PM

    ※1※2※4
    記事の内容何も理解してねぇな
    膨張するという事実は前から知られていたが、膨張する理由が宇宙項から説明できるかもしれない検証結果が出たって話だろ
    お前以外誰も勘違いしてねぇよ

  11. 日本の名無しさん
    2016年10月26日 5:45 PM

    アインシュタインは宇宙定数を導入して静的な宇宙になるように調整した。その後ハッブルによって宇宙が膨張していることが分かった。この時点では減速膨張だと考えられていてアインシュタインが導入した宇宙定数は否定された。
    さらにその後に加速膨張であることが分かって宇宙定数を(アインシュタインの値とは異なるが)適当に選べば説明はできるようになった。
    加速膨張を説明する理論には他にもダークエネルギーや修正重力理論などがあってどれも一長一短な状況。
    おそらく今回の発見は宇宙定数による加速膨張理論に有利な結果だったんだろう。
    なお、宇宙定数によって加速膨張を説明する理論には素粒子理論と矛盾するという致命的な欠陥があって未だ解決されていないし今回の発見もこの問題に触れるようなものではないだろう。

  12. 日本の名無しさん
    2016年10月26日 8:04 PM

    高次元の人が宇宙に入れる空気入れのスピード速めてるんだよ?
    67億年もすればバテてきて最後は膨張は止まるよ?
    常識じゃんか。

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