ノーベル賞の背景
ダークエネルギーの話は1998年に始まりました。2つの独立したチームが、宇宙の膨張の減速率を検出するために遠方の超新星を探索しました。
その1つである超新星宇宙プロジェクトは 、1988年に作業を開始し、Saul Perlmutterが主導しました。 High-z Supernova Search Teamの Brian Schmidtが率いるもう1人は、1994年に研究に参加しました。
結果は彼らに衝撃を与えました：宇宙は長い間加速膨張モードにありました。
探偵として、世界中の宇宙論者は、加速の原因となった被告人のファイルを収集しました。 その特別な機能：重力に反発し、銀河の形成（銀河内の物質のクラスター化）を防ぎ、時空の拡大に現れます。 被告人のニックネームは「ダークエネルギー」です。 多くの理論家は、被告人は宇宙論的定数であると示唆しています。 それは確かに加速された拡張シナリオと一致しました。 しかし、宇宙エネルギー定数で暗黒エネルギーを完全に特定するのに十分な証拠はありましたか？
重力に反発する暗黒エネルギーの存在は、基礎物理学に劇的な結果をもたらすと考えられていました。 最も保守的な仮定は、宇宙が振動ゼロの量子エネルギーの均質な海または新しい粒子の凝縮で満たされていることでした。その質量は
電子よりも1倍少ない。 一部の研究者は、一般相対性理論、特に重力の影響を弱める新しい長距離力を変更する必要性も示唆しました。 しかし、最も保守的な提案でさえ深刻な欠陥がありました。 たとえば、ゼロ点振動のエネルギー密度は、理論的予測よりも120桁も低いと判明しました。 これらの極端な仮定の観点から、伝統的な天体物理学の概念の枠組み内で解決策を探す方が自然に見えました：銀河間塵（その上での光子の散乱とそれに関連する光子束の減衰）または新旧の超新星の違い。 この機会は、夜に起きている多くの宇宙学者によって支えられました。
S. Perlmutter、B。Schmidt、およびA. Riessによる超新星の観測とその分析により、その時点で受け入れられている宇宙論モデルから予想されるよりもはるかに速く、距離とともに明るさが減少することが明らかになりました。 ごく最近、この発見はノーベル物理学賞を受賞しました 。 このような追加のフェージングは、距離の特定の効果的な追加が特定の赤方偏移に対応することを意味します。 しかし、これは、宇宙の膨張が加速とともに発生する場合にのみ可能です。 私たちからの光源の取り外し速度は減少しませんが、時間とともに増加します。 新しい実験の最も重要な特徴は、加速膨張の事実そのものを決定できるだけでなく、宇宙の物質の密度へのさまざまな成分の寄与について重要な結論を下すことができたことです。
最近まで、超新星は加速膨張の唯一の直接的な証拠であり、暗黒エネルギーの唯一の説得力のある柱でした。 WMAP （Wilkinson Microwave Anisotropy Probe）データを含む宇宙マイクロ波背景の正確な測定は、暗黒エネルギーの現実の独立した確認を提供しました。 同じことが、2つのより強力なプロジェクトのデータによって確認されました。宇宙における大規模な銀河の分布とスローンデジタルスカイサーベイ （SDSS）です。
スローンデジタルスカイサーベイ（SDSS、スローンのデジタルスカイサーベイ）は、ニューメキシコ州アパッチポイント天文台にある2.5メートルの広角望遠鏡を使用した星や銀河の画像とスペクトルの大規模な探査プロジェクトです。
WMAP（Wilkinson Microwave Anisotropy Probe）-NASAの宇宙船。宇宙誕生時のビッグバンから生じる残存放射を研究するように設計されています。
WMAP、SDSS、およびその他のデータの組み合わせにより、暗黒エネルギーによって生成された重力力が宇宙の物質の超高密度領域の崩壊を遅くすることがわかりました。 暗黒エネルギーの現実は、すぐに著しく受け入れられるようになりました。
スペース拡張
宇宙の膨張は、1920年代後半にエドウィンハッブルによって発見され、私たちの宇宙の最も重要な特徴かもしれません。 天体は近隣の重力相互作用の影響下で移動するだけでなく、大規模構造は宇宙の膨張によってさらに引き伸ばされます。 人気のある例えは、オーブン内の非常に大きなケーキでのレーズンの動きです。 ケーキが上がると、ケーキに浸されたレーズンのペア間の距離が広がります。 特定のハイライトが私たちの銀河を表していると想像すると、他のすべてのハイライト（銀河）はすべての方向に私たちから遠ざかっていることがわかります。 私たちの宇宙は、ビッグバンの間に作られた熱い、濃い宇宙のスープから、はるかに冷たくて放出された銀河と銀河のクラスターへと拡大しました。
この銀河またはその銀河が地球から遠ざかるほど、その銀河の除去速度は速くなり、それに応じて、そのスペクトル線の赤い端に強くシフトします。
遠方の銀河で星やガスから放出される光は同じように伸び、地球への旅行中に波長が伸びます。 この波長シフトは赤方偏移によって与えられます。
どこで 
-地球上の光の長さと 
放出される光の波長です。 たとえば、水素原子のライマンアルファ遷移は、波長によって特徴付けられます 
ナノメートル（基底状態に戻るとき）。 この遷移は、遠方の銀河の放射で検出できます。 特に、これは記録的な赤方偏移を検出するために使用されました。 
ナノメートル。 しかし、赤方偏移は、光の放出および吸収中の空間のスケールの変化のみを表し、発光体までの距離または光が放出されたときの宇宙の年齢に関する直接的な情報を提供しません。 オブジェクトまでの距離と赤方偏移の両方がわかっている場合、宇宙の膨張のダイナミクスに関する重要な情報を取得しようとすることができます。
超新星の観測により、宇宙の加速を制御する重力的に反発する物質が発見されました。 天文学者が物質の欠落の問題に遭遇したのはこれが初めてではありません。 銀河の発光質量は、重力質量よりも有意に少なかった。 この違いは、暗黒物質によって補われました。主に、おそらく、原子や光と弱く相互作用する粒子で構成される、冷たい非相対論的物質です。
しかし、観測によると、暗黒物質を含む宇宙の物質の総量は、総エネルギーの1/3にすぎません。 これは、2DFおよびSDSSプロジェクトの一部として数百万の銀河を探査することで確認されています。 しかし、一般相対性理論は、膨張と宇宙のエネルギー量との間に正確な関係があると予測しています。 したがって、すべての光子、原子、暗黒物質の合計エネルギー密度は、ハッブル定数によって決定される特定の臨界値を補う必要があることを知っています
： 
。 キャッチはそうではありませんが、これは完全に異なる話です。
ダークエネルギーの簡単な歴史
暗黒エネルギー、またはそれに類似した何かは、宇宙論の歴史の中で何度も発生しています。 パンドラの箱はアインシュタインによって発見されました。アインシュタインは、重力場の方程式に宇宙定数を導入しました。 宇宙膨張はその時点ではまだ開いておらず、方程式は、物質を含む宇宙は数学的な補数なしでは静的になり得ないことを正しく「示唆」しました。
。 この効果は、星や星雲が漂う負のエネルギーの海で宇宙を埋めるのと同じです。 拡張機能の発見により、このアドホック理論の補足は不要になりました。
その後の数十年で、絶望的な理論家は定期的に導入しました
新しい天文現象を説明する試みで。 これらのリターンは常に短命であり、通常、得られたデータのより信頼できる説明で終了しました。 しかし、1960年代に、すべての粒子と場の真空（ゼロ）エネルギーが必然的に次のような用語を生成するという考えが浮上し始めました。 。 さらに、宇宙定数は宇宙の進化の初期段階で自然に発生する可能性があると信じる理由があります。
1980年に、インフレの理論が開発されました。 この理論では、初期の宇宙は指数関数的拡大の加速期間を経験しました。 膨張は、新しい粒子- インフラトンに負っている負圧によるものでした 。 インフラトンは非常に成功しています。 彼はビッグバンモデルの多くのパラドックスを解決しました 。 これらのパラドックスには、地平線の問題と宇宙の平坦性が含まれます。 理論の予測は、さまざまな宇宙論的観測とよく一致していました。
暗黒エネルギーと宇宙の未来
暗黒エネルギーの発見により、私たちの宇宙の遠い未来が何であるかについての考えは劇的に変わりました。 この発見に先立って、未来の問題は、三次元空間の曲率の問題と明確に関連付けられていました。 多くの人が以前信じていたように、2/3の空間曲率が宇宙の現代の膨張率を決定し、暗黒エネルギーがなかった場合、宇宙は無限に膨張し、徐々に減速します。 未来は暗黒エネルギーの特性によって決定されることは明らかです。
現在、これらの特性を十分に把握していないため、まだ将来を予測することはできません。 異なるオプションのみを検討できます。 新しい重力の理論で何が起こるかを言うのは難しいですが、他のシナリオを議論する機会が今あります。 真空エネルギーの場合のように、暗黒エネルギーが時間的に一定であれば、宇宙は常に加速膨張を経験します。 銀河の大部分は最終的に私たちのものから非常に遠くに移動し、私たちの銀河は、その少数の隣人と共に空虚な島になります。 暗黒エネルギーが真髄である場合、遠い将来、加速された膨張は止まり、圧縮に取って代わられることさえあります。 後者の場合、宇宙は熱くて密度の高い物質の状態に戻り、「ビッグバンの逆もまた同じ」が発生します。
私たちの宇宙のエネルギー収支。 習慣的な問題（惑星、星、私たちの周りの全世界）の割合は4パーセントに過ぎず、残りはエネルギーの「暗い」形態であるという事実に注意する価値があります。
暗黒エネルギーが幻であり、そのエネルギー密度が無限に増加する場合、さらに劇的な運命が宇宙を待っています。 宇宙の膨張はますます急速になり、銀河が星団、銀河の星、太陽系の惑星から引き裂かれるほどに加速します。 電子が原子から離れ、原子核が陽子と中性子に分割されるようになります。 彼らが言うように、大きなギャップがあるでしょう。
ただし、このようなシナリオはあまりありそうにありません。 おそらく、ファントムエネルギー密度は制限されたままです。 しかし、それでも宇宙は異常な未来を期待することができます。 事実は、多くの理論では、ファントムの振る舞い-時間に伴うエネルギー密度の増加-は、 ファントムフィールドの不安定性を伴います 。 この場合、宇宙のファントムフィールドは非常に不均一になり、宇宙のさまざまな部分でのエネルギー密度は異なり、一部は急速に拡大し、一部はおそらく崩壊します。 銀河の運命は、銀河がどの地域に属するかに依存します。 しかし、これはすべて、宇宙論的な基準からも遠い未来に当てはまります。 次の200億年にわたって、宇宙は現在とほぼ同じままです。 ダークエネルギーの特性を理解し、それによって将来をより確実に予測する時間があります。
あなた自身についてのいくつかの言葉
現在、私は専門的に宇宙論に取り組んでいます。宇宙論とは、既存の最大の天体である宇宙全体を研究する科学です。 同時に、私は長年の（そして絶え間ない）愛するHabrの読者であり、ITテクノロジーのすべての分野で素晴らしい記事に驚かされることはありません。 しかし、宇宙科学の代表者である私は、宇宙科学、かなり現代的で急速に発展している科学にはそのようなサイトやコミュニティがないことに非常に驚き、怒っています。
私たちはこのニッチを埋め、現代の宇宙論についてのウェブサイト-ModCosを作りたかったのです。 いくつかの理由で、すべての計画が実現したわけではありませんが、何が起こったのかは悪くないと思われ、おそらくは有用でさえあります。
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