インフレーションの反響が今も宇宙を揺るがしているかもしれない

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ごく初期の宇宙では、物理学は奇妙だった。「インフレーション」と呼ばれる過程では、宇宙が無限の小さな一点から現在のようなものへと変化した。現在、中国科学アカデミーの科学者らは、その物理学がどのようなものであるかについていくつかの制約を加えるために、15年にわたるパルサーのタイミングデータをふるいにかけている。

この15年間のデータは、NANOGrav(North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves)から得られたものである。NANOGravの目標は、従来とは異なる方法で重力波を検出することである。この高速で回転する天体は、天文学用語で一般的に「時計」として使用される。1983年にさかのぼるが、2人の天文学者(Ronald HellingsとGeorge Downs)は、重力波が引き起こすかもしれないシフトをチェックするために、天文学者がこれらのパルサーのアレイを使用できる方法を開発した。

さらに最近の研究では、NANOGravのようなパルサー・タイミング・アレイ(PTA)が、確率的重力波バックグラウンド(SGWB)として知られる重力波の特異な性質を特定することに成功している。SGWBは宇宙マイクロ波背景波と似た概念で、天文学者があらゆる方向から一度にやってくる一連のマイクロ波として見ることができる、宇宙初期からの一貫した輝きである。

SGWBの場合、重力波はマイクロ波ではなく、あらゆる方向から一度にやってくる。そして、時空のゆがみは、天文学者が適切なパルサーを注意深く観察すれば検出可能である。重力波の発生源のいくつかは、宇宙のインフレーション期にまでさかのぼる。

インフレーションのある特定のバージョンは、SGWBモデルによく合っているようだ。ウルトラスローロール」(USR)インフレーションと呼ばれるこのタイプのインフレーションは、宇宙初期の摩擦の力と戦わなければならなかった。その結果、NANOGravや他のパルサー・タイミング・アレー実験が見ているSGWB信号の源である、一連の塊状物質が生まれた。

しかし、その信号源がどこから来ているのかについては、他の説明もできる可能性がある。特に、”インスパイアリング”超大質量ブラックホール連星という考え方が、PTAの発見のもう一つの可能性として提唱されている。

中国科学院のBo Mu氏と彼の同僚たちは、背景の重力波がどこから来ているのかという疑問に答えるような論文をarXivで発表した。

そのために、彼らはNANOGravによって生成され、コンソーシアムの様々な望遠鏡で収集された約15年間のデータを使用した。論文によると、USRインフレーションから予想される波は、ブラックホール・バイナリや、”宇宙論的相転移のバブル衝突”として知られる別の概念よりも、その長い期間に収集されたデータによく適合していた。

データをモデルに適合させることは、理論物理学の世界で最も重要な作業のひとつである。この論文は、重力波の新しい物理を理解するための正しい方向への一歩である。この論文が査読プロセスを通過すれば、この新しく発見された重力波という素晴らしい世界の背景がどこから来ているのかを詳述するような、数多くの他の論文が続くことになるだろう。


この記事は、ANDY TOMASWICK氏によって執筆され、Universe Todayに掲載されたものを、クリエイティブ・コモンズ・ライセンス(表示4.0 国際)に則り、翻訳・転載したものです。元記事はこちらからお読み頂けます。

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masapoco

TEXAL管理人。中学生の時にWindows95を使っていたくらいの年齢。大学では物理を専攻していたこともあり、物理・宇宙関係の話題が得意だが、テクノロジー関係の話題も大好き。最近は半導体関連に特に興味あり。アニメ・ゲーム・文学も好き。最近の推しは、アニメ『サマータイムレンダ』

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