宇宙の大部分は虚空であり、その虚空は急速に成長している

星と銀河の間の空洞は、既知の宇宙の体積の 80 パーセントを占めています。 暗黒エネルギーがこれらの空隙を急速に拡大させています。

深宇宙、差し渡し何億光年もある広大なサハラ砂漠には、迷い込んだ水素原子か少量の放射線を除いては何もない暗い場所がある。 それらは宇宙の空洞であり、いつかは成長して宇宙全体を飲み込むでしょう。

ボイドを理解するには、まず適切な視点を持たなければなりません。 そのためには、太陽系を超え、天の川銀河を超え、さらには近隣の宇宙を構成するすべてのグループやクラスターを超えてズームアウトする必要があります。 それぞれに数億の星が存在する銀河全体が単なる小さな光の点になるまで、ズームアウトする必要があります。

これらの真の宇宙論的スケールでは、驚くべき構造が出現するのがわかります。 私たちの宇宙の銀河は、テーブルにこぼれた塩のようにランダムに散らばっているわけではありません。 むしろ、それらは自然界で見られる最大のパターンを形成します。 私たちは、何千もの銀河の本拠地である高密度の銀河団と、それらの銀河団を接続する長くて細い銀河団を見ます。 これらの銀河団は銀河団の間に伸びる長い高速道路のように機能し、それに沿って何千もの銀河が連なっている。 そして、それらの糸が束ねられて、広くて巨大な壁を形成しているのがわかります。

私たちはこの広大さを「宇宙の網」と呼んでいます。 私たちの体が微細な細胞でできているのと同じように、銀河でもできています。 しかし、この比喩は限界があります。 宇宙の網の適切な縮尺モデルを作成するには、細胞を実際の 100 万倍も小さくする必要があります。

しかし、宇宙の網の星や銀河の光は際立っていますが、それらの構造は、宇宙の真の支配者、つまりそれらの間にある空の領域の境界を設定する役割を果たすだけです。 1980 年代初頭に初めて発見されたこれらの宇宙空洞は、宇宙の体積を支配しています。 言い換えれば、私たちの宇宙の大部分は完全に、完全に空です。

十分に熱心に探せば、ボイドの中に点在する小さくて暗い矮星銀河を見つけることができます。そしてもちろん、宇宙に溢れている放射線と粒子の薄いスープが常に存在しています。 しかし、空隙はまったく空っぽであり、意味のある構造や物質の集中がまったくありません。

ボイドの種は、最初の星や銀河が出現する前の、宇宙の最も初期の瞬間に植えられました。 数十億年前、私たちの宇宙の物質はほぼ完全に均一で、場所による違いはありませんでした。 しかし、小さな、ランダムな、微細な違いがありました。 ここでは 100 万分の 1 多くの事柄があり、向こうでは 100 万分の 1 少ない事柄です。

私たちの宇宙が老化するにつれて、その違いは大きくなっていきました。 重力は信じられないほど弱い力ですが、非常に持続的で非常に忍耐強いものです。 私たちの宇宙の、物質面でわずかながら有利な領域は、わずかに強い重力も持っていました。 それにより、より多くの物質がそのパッチに引き寄せられ、その周囲を空にしました。 物質が蓄積すると重力が強くなり、周囲はさらに空っぽになっていきました。 何億年もかけて、宇宙の網が出現し始めました。最初は小さな塊として、最も初期の星として点火しました。 その後、小さな銀河が出現して合体し、大きな銀河団、フィラメント、壁が形成されました。

そして、金持ちがさらに金持ちになるにつれて、貧しい人はさらに貧しくなった。 空隙は、本来は滑らかで調和のとれた生地にある、小さな発泡性のディンプルとして始まりました。 しかし、宇宙の網が成長するにつれて、空隙も成長し、そのすべての物質が大きくて明るい構造の重力の中に突入しました。 今日、空隙は宇宙の体積の 80 パーセント以上を占めていますが、その質量は宇宙の総質量の 10 分の 1 未満です。

✅ 宇宙空隙は、スイスチーズの穴やクモの巣の隙間のような、宇宙の物質分布の穴です。 通常の物質と暗黒物質を含むすべてが空です。

そしてその空虚さは彼らに秘密の力を与えます。 1990 年代後半、2 つの天文学者チームが宇宙の膨張が加速していることを発見しました。 私たちの宇宙は日を追うごとに、ますます大きくなり、ますます速くなっていきます。 私たちはその逆の観察を期待していました。膨張する宇宙では、宇宙内のすべての物質の重力がその膨張を加速するのではなく、穏やかに減速させるはずです。 過去四半世紀にわたる複数の実験で確認されたこの加速膨張には名前があり、私たちはそれをダークエネルギーと呼んでいます。

簡単に言うと、私たちはダークエネルギーが何なのか全く分かりません。 しかし、この不思議な加速は何らかの形で時空の真空自体の特性であると私たちは疑っています。 言い換えれば、暗黒エネルギーは宇宙の構造そのものに組み込まれており、それが宇宙の膨張をあらゆる場所で加速させているということです。 しかし、現地ではその加速を感じません。 地球は膨張しておらず、太陽系も膨張しておらず、天の川も膨張しておらず、さらには私たちの局所的な宇宙環境さえも膨張していません。

それは、宇宙の私たちの局所的な領域が星、ガス、塵、人々などの物質で満たされているからです。 それらすべてには重力引力があり、暗黒エネルギーによる加速の影響を完全に圧倒します。

しかし、隙間ではそうではありません。 空洞は空です。 それが彼らの定義です。 星もガスも塵も人もありません。 空洞の中には、暗黒エネルギーの影響を打ち消すものは何もありません。 そして空隙は成長し、その拡大は加速している。 彼らは文字通り、自分たちを取り囲むフィラメントや壁を押し、容赦ない拡大を追求して物質を自分たちから遠ざけています。

約 100 ～ 200 億年後には、銀河、フィラメント、壁の栄光を備えた宇宙の網は溶解します。 まず、フィラメントは周囲の空隙に圧迫されて存在しなくなるため、フィラメント自体が引き離されます。 そうすると壁が溶けてしまいます。 クラスターは存続しますが、それぞれが島宇宙となり、事実上、広大な無の中に孤立することになります。

ただし、その前にやるべきことはたくさんあります。 暗黒エネルギーは時空のあらゆる立方インチに浸透しますが、それは空隙の中にのみ現れます。 したがって、宇宙の将来を決定するこの神秘的な力を研究したい場合、銀河や星団の内部を観察することはできません。 彼らの内部重力は強すぎて、暗黒エネルギーの影響を洗い流します。 代わりに、私たちは空洞を調べなければなりません。

空隙は、暗黒エネルギーを理解するための鍵です。 宇宙時間にわたるそれらの成長、その形状、数、およびそのすべての特性は、暗黒エネルギーの強さと歴史について私たちに教えてくれます。 もし暗黒エネルギーが異なる強さ、または異なる進化を持っていたなら、それは最初にボイドに現れるでしょう。 天体物理学者はすでに、宇宙にあるできるだけ多くの宇宙空隙のマッピングを開始し、その特徴や特性を私たちの理論的推定と比較しています。 研究者らは、こうした広域調査によって、微妙でよく理解されていないダークエネルギーの特性を明らかにできることを期待している。

しかし、それだけではありません。 宇宙の空隙は、宇宙最大のタイムカプセルです。 何十億年も経っても、それらはまったく変わっていません。 銀河の中で星は生き、そして死んでいきます。 物質と物質が漂流し、再結合します。 銀河たちは若い頃の自分とはまったく似ていません。 しかし、数十億年前、空洞は単純で空っぽでした。 そして何十億年も経った今日、それらは依然として単純で空虚です。

暗黒エネルギーの性質、古代宇宙の性質など、多くの宇宙論的謎に対する答えは、空洞の中に存在します。 したがって、おそらく私たちの最大の洞察は、深淵を見つめたときにのみ得られるでしょう。

Paul M. Sutter は、ストーニー ブルック大学先端計算科学研究所の科学教育者および理論宇宙学者であり、『How to Die in Space: A Journey Through Dangerous Astrophysical Phenomena and Your Place in the Universe: Understanding Our Big,』の著者です。厄介な存在。 サッター氏はさまざまな科学番組の司会者でもあり、ソーシャル メディアも利用しています。 彼の「Ask a Spaceman」ポッドキャストと YouTube ページをチェックしてください。

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