宇宙はどうしたの?約31%。

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あなたが宇宙を理解したいなら—そして私たちもそうです—あなたは宇宙の中に何があるのか​​を理解しなければなりません。星や惑星、ブラックホールなどという意味ではありません。私たちはさらに広くする必要があります。



宇宙にはどのくらいのエネルギーがありますか?どのくらい問題ですか?そしてもう少し具体的に言うと、どのようなエネルギーと問題がありますか?

これを呼びます 宇宙の質量/エネルギー収支 。家計のように、それは(うまくいけば)タイプによって分けられて、その中のすべてを説明します。宇宙の場合、私たちはそれが—降順で—で構成されていることを知っています。 ダークエネルギー暗黒物質 、および通常の問題。しかし、それぞれどれくらいですか?







新しい研究はただの問題に注目しました 、そしてかなり狭い数を思いついた:宇宙の31.5±1.3%は物質でできている(これは、68.5%がダークエネルギーであることを意味する)。

これらの数値は非常に重要です。宇宙の物質が少なければ、それはより急速に膨張します—ある意味で、その物質の重力は膨張を遅くします。

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宇宙の質量/エネルギー収支は、宇宙のほとんどのものが暗黒エネルギーであり、次に暗黒物質であり、最後にガス、塵、星を構成する通常の物質であることを示しています。クレジット:UCR / Mohamed Abdullahズームイン

宇宙の質量/エネルギー収支は、宇宙のほとんどのものが暗黒エネルギーであり、次に暗黒物質であり、最後にガス、塵、星を構成する通常の物質であることを示しています。クレジット: UCR / Mohamed Abdullah

これはまた、ものに影響を及ぼします NS 宇宙そのものではなく、宇宙。たとえば、初期の宇宙では、重力はそれ自体に引き付けられていたので、物質を凝集させるのに役立ちました。それは熱いもののスープから凝縮し、銀河を形成し、 銀河団 。物質の予算が異なっていたら、銀河と銀河団は異なって見えるか、まったく形成されなかったかもしれません。





私たちはこれらの数字に私たちの存在を負っています。

実際、新しい作品が焦点を当てたのは銀河団でした。これらは、銀河全体、数百または数千の膨大なコレクションであり、すべて相互の重力によってまとめられています。それらの構造は宇宙の物質の密度に依存しているので、それらを調べることによって科学者はその密度を理解することができます。

宇宙の特定の体積内のクラスターの数は、質量密度(Ωmで示される)に依存するため、クラスターの質量を測定すると、宇宙の質量密度がわかります。クレジット:UCR / Mohamed Abdullahズームイン

宇宙の特定の体積内のクラスターの数は、質量密度(Ωmで示される)に依存するため、クラスターの質量を測定すると、宇宙の質量密度がわかります。クレジット: UCR / Mohamed Abdullah

彼らは、possibと同じくらい偏りのない方法でクラスターを見つける方法を開発しました ル。彼らは驚異的な700,000個の銀河を調べ、宇宙での位置と動きを調べて、それらがクラスターに属しているかどうかを確認しました。このサンプルから、彼らは分析に使用するために756個の近くの銀河団(最大約16億光年離れているので、「近く」は相対的)を選択しました。

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次に、彼らはクラスター質量関数と呼ばれるものを見つけました。これは、クラスターの特定の質量に対する特定の体積の空間内の宇宙にあるクラスターの数です。そのため、宇宙の一部では、たとえば、質量の小さいクラスターが多く、中程度のクラスターが少なく、真に巨大なクラスターの数が少ない場合があります。この分布は宇宙の物質の密度に敏感であり、宇宙が膨張するにつれて密度が時間とともに変化するという事実や、クラスターの質量を決定することの難しさなどによって複雑になっています。

その最後のビットはタフです。クラスターの質量を推定する方法はたくさんありますが、その多くは本質的に統計的です(ノイズの多い統計を平均化するために多くのクラスターを調べます)。ただし、これらは他の問題を引き起こし、これを困難にします。この場合、科学者は質量を取得するためにビリアル法と呼ばれる方法を使用することを選択しました。銀河がクラスター内を動き回ると、銀河は相互作用してエネルギーを交換します(たとえば、速い銀河は遅い銀河を引き寄せます)。これはクラスターの総質量に依存し、その数を取得するためのかなり良い方法を提供します。

次に、数値を実行して、クラスターの質量分布を説明するために必要な宇宙の質量密度を確認し、31.5%を取得しました( ただ 彼らのデータは約2.3%の不確実性で31%を取得しましたが、他の研究とそれらの結果を組み合わせると、わずかに正確な数値が得られました)。

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一般的に、この数は 少し 他のほとんどの方法よりも少し高いですが(測定方法に応じて25〜35%の範囲です)、驚くほどではありません。彼らは、これまでに行われたこの数の最も正確な測定値であると主張していますが、他の専門家にその主張をハッシュさせます。

また、宇宙の物質の平均密度を計算することもできます。これは約10です。-2。3立方メートルあたりのグラム。それは小さなです。これは、1立方メートルあたり約6個の水素原子に相当します。比較のために、海面では、空気は1立方メートルあたり約1,200グラム、つまり約10グラムです。251立方メートルあたりの原子数—約9千兆(または1億億百万)以上の係数。スペースは本当に空です。

これも注意します 合計 暗い問題や「通常の」問題を含む問題。問題の予算 自体 宇宙で 約5対1です 暗いから通常の問題なので、およそ84/16に分割されます。しかし、その比率はあまりよく知られていません。ちなみに、1つのアイデアは 暗黒物質はアクシオンでできているということです 、これは非常に質量の小さい理論上の粒子です。その場合、その1立方メートルの空間には、1つの水素原子のようなものと何十億ものアクシオンが含まれます。

だからあなたは行き​​ます。この新しい研究は、それがうまくいったとしても、これをすべて解決するためのもう1つのステップです。毎日、私たちは理解に少し近づいています、まあ、 大宇宙 、そしてなぜ私たちがここにいるのか。少し難解に思えるかもしれませんが、周りを見回してください。 あなたが見るものはすべて存在します 、そしてそれは宇宙の仕組みのためにそうします。そのボンネットの下を見るのは、人間が行う最もクールなことの1つです。