【天体物理学】二重クエーサー像の観測から宇宙の膨張率を表すハッブル定数を推定した研究結果が発表［01/29］
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重力レンズ効果によって複数像に見えるクエーサーを利用して、宇宙の膨張率を表すハッブル定数を推定した研究結果が発表された。
【2019年1月29日 カリフォルニア大学ロサンゼルス校】
宇宙がどのくらいの速度で膨張しているのかを表す「ハッブル定数」は、遠方銀河の大きさや宇宙の年齢を決定するうえで重要な値だ。様々な観測によってその正確な値を知る研究が続けられており、推定値は67-73km/s/Mpc（1メガパーセク（約326万光年）離れた2点間の距離が毎秒67-73km広がる）の範囲にあるものの、確実な答えはまだ得られていない。
ハッブル定数を導出する方法のほとんどは、天体までの距離と、その天体の後退速度（私たちから遠ざかる速度）の2つの情報を元にしている。米・カリフォルニア大学ロサンゼルス校のSimon Birrerさんたちの研究チームは、これまでにハッブル定数の距離の計算に利用されていない光源として、クエーサーを用いた研究を行った。クエーサーとは、中心の大質量ブラックホールによって莫大なエネルギーを中心部から放射し明るく見える銀河である。
Birrerさんたちがとくに注目したのは、1つのクエーサーの像が複数になって見えているような天体だ。
クエーサーと私たちとの間に別の銀河が存在すると、その中間の銀河の質量が生み出す重力レンズ効果によって、クエーサー像が複数に見えることがある。もしクエーサーの明るさが変動すると、レンズ効果を受けた像の明るさも変わるが、地球まで届く光の経路が異なるため、それぞれの像の明るさは同時ではなく時間差で変動する。この時間差の情報などを元にすると、クエーサーと中間の銀河までの距離を推定することができるので、そこからハッブル定数を計算できる。
研究チームでは、「H0liCOW collaboration」と呼ばれる国際的なプロジェクトの一環で四重クエーサー像を用いてこの手法を実証しようとしていたが、四重の像は発見例が少ないため、まず二重クエーサー像で研究を行った。対象となったのは、りょうけん座とおおぐま座の境界付近に存在する二重クエーサー「SDSS J1206+4332」だ。
■ハッブル宇宙望遠鏡が撮影した二重クエーサーSDSS J1206+4332（提供：NASA Hubble Space Telescope, Tommaso Treu/UCLA, and Birrer et al.）
http://www.astroarts.co.jp/article/assets/2019/01/15601_quasar.jpg
ハッブル宇宙望遠鏡やジェミニ望遠鏡、ケック天文台の観測データなどを用いた研究の結果、Birrerさんたちはハッブル定数の値を72.5km/s/Mpcと導き出した。これは、遠方の超新星を距離指標として用いた計算から得られている値とよく一致する。しかし今回の値も超新星観測による値も、宇宙マイクロ背景放射の観測結果に基づく値より約8%大きい。「方法によって値が異なるのが本当のことだとしたら、それはこの宇宙がもう少し複雑であることを意味しています。しかし、3つのうち1つか、あるいは3つすべてが正しくない可能性もあります」（米・カリフォルニア大学ロサンゼルス校 Tommaso Treuさん）。
今回の方法の利点は、他の方法とは独立に、かつ他の方法を補うような形で、ハッブル定数を測定できるというところにある。研究チームではすでに四重クエーサー像を40個も見つけており、これらを対象とした解析からハッブル定数の精度向上を目指している。
アストロアーツ
http://www.astroarts.co.jp/article/hl/a/10456_constant その場所の定数なだけで他の場所の定数は違うだろうから
その時間と場所の違いで一定の定数はでないだろ 宇宙の膨張とオレの人生に、関係があるのかどうかで悩む。
関係あるんだと思うが・・。 で、地球は膨脹してるの？収縮性してるの？(´･ω･`) 最近「クエーサー」の単語を見ると口の中につばが出てしょうがない >>8
ハッブル定数は空間の膨張を示すもので、物質の膨張/縮小は関係ない。
素粒子の大きさは変わらない。 Oのタイポかと思ったらホントにH0liCOWでござった 光を中心に考えすぎ。
物理理論が光を基軸通貨ドルのように重要視しすぎているだけ。
光本位制w
光を中心に理論を組み立てると一見美しいからそこで袋小路に入ってる。
見かけ倒し。
光を中心に考えたら光速が不変になるのは当たり前。
物理学者って頭が固いよなw 宇宙は膨張していない。
神である俺が言うんだから間違いない。 宇宙膨張は加速してるからハッブル定数は刻々変化する
そんな値を決めるのは無茶じゃないのか >>13
光中心でもない。
「因果関係が伝わる速度には限界がある」ことが本質。
たまたま光がその速度であるに過ぎない。重力も同じ速度。
もつれている２つ粒子の状態が瞬時に伝わるのは、因果関係でないことになる。 >>3
定数ではない可能性はあるな。
何らかの要因で空間ごとの膨張率に違いがあるのかもしれない。
そもそも光が何億光年も移動するとどうなるかもよくわからない。 宇宙の銀河系間距離の拡大が一様である証拠は無いし
むしろブラックホールに向けて場が落ち込んでいるので一様ではないほうが自然 >>17
すべてはアインシュタインの宇宙方程式が元になっている。
宇宙の膨張/収縮/定常は、この方程式において定数で与えられている。
変数であると、この方程式を根本的に変える必要がある。 >>3,5
「超高速」で動いている天体を、距離と速度のグラフにするとおおよその線を
引けるからこそ「ハッブル定数」と呼ばれているわけだ。
>>4
理論はあるが、観測不可能。 そもそも光速が異なる場所でも同じかどうかは分からないのでは？ >>22
それは一種の信仰みたいなもので、物理学では「原理」と称する。
一般相対性原理:「いかなる座標系においても物理法則は不変である」
がそれだ。今まで破られたことはない。
保存則は一種の対称性のことで、対称性は現在の物理学が最も信奉するもの。 >>13
君は相対性理論すら理解してないのか
今時、二流大学の講義ですら習うのに >>22
媒質中の光は減速するので「光速」ではないと言う勘違いをする人がたまにいる >>26
そういうイメージも有るし
何でもない何かが物理法則を得て空間化するという考えもある
とうぜん変化が完全に終わるまでは物理法則も固まっていないので時間も光速も違うこともある
空間が増えると保存則は成立しないから猛反対され空論と蔑まれているが
膨張するからには空間は増えざるをえないし
たかだか実験室サイズの局所的、たかだか10年程度の瞬間的にしか保存則は確認されていない >>26
アインシュタイン方程式では「時空の外側」は考えない(られない)。
宇宙の内部にあるエネルギーで決まってしまう。
そしてこの方程式の解は膨張/収縮が必然(アインシュタインは、
静的にするために宇宙項/宇宙定数を加えたが、後に撤回している)。
よくビッグバンを説明するのに釣鐘型の宇宙の図があるが、あれは便宜的なもの。 >>13
光に代わる中心原則を見つけられないから、光を中心においているだけ。
光の速度が足し引き可能と考えると、理論と現実が一致しない。光速不変の原理を担保するものは、
実験による観測結果であって、これまで「正しい」としか言いようのない結果が得られているだけのこと。
>>16
理論は実験結果が裏付けする。いかに美しくとも現実と違えば理論は間違いとされる。
ところで、「因果律」を実験することは「光の速度」を観測するよりも遙かに難しい。
つまりは「光の速度」を観測することによって、「因果律」を推論していると考える方が
理にかなっている。所詮、人類の知性など、限られているのだ。 >>29
因果律とは単に「原因と結果の関係」。原因と結果は物理的な「何か」を介して行われる。
いわゆる光円錐の中では、どんな「何か」の速度も光速を超えないから、因果律も光速を超えない。
>所詮、人類の知性など、限られているのだ。
それはその通り。
量子もつれにおけるEPRパラドックスを考えると、物理的「何か」って解らない。 電磁波のテンソル積方程式すらしらないのに、シッタカしているのが多いな >>30
じゃあ、あなたは分かっているはずです。光速不変を演繹したものが因果律で、その逆ではないことを。
多分、勉強したことが硝化し切れていないだけです。 >>32
歴史の舞台だけを見れば、その通りかも知れない。
しかしアインシュタインは、光速度の中に情報やら因果律を見通していたと思う。
"光というモノが最高速度でかつ不変"と言うだけでなく、
"宇宙内のモノには最高速度があってかつ不変"という考えも持っいた
と考えないと、その後の思考展開が見えない。 膨張してるのではなく物質が小さくなってても矛盾はないよね
物質＝干渉観測可能なものがほぼ一律に小さくなっていけばあたかも空間が膨張しているように見える
むしろこっちの方が自然だと思うけどな
有限の中で無限増殖は不可能だが無限分割は可能
この分野は一度頭を柔らかくして考えて見た方がいいと思うの 天体間の距離が開いているだけで、
宇宙の端の先の空間は最初から有る訳で。
銀河の大きさと同じくらいの意味しか無い？ >>33
>>しかしアインシュタインは、光速度の中に情報やら因果律を見通していたと思う。
>>"光というモノが最高速度でかつ不変"と言うだけでなく、
>>宇宙内のモノには最高速度があってかつ不変"という考えも持っいた
そこは順番とその思想に至る思考をたどる時間を想像すべきと思います。
光の速度が不変であることは、マイケルソン=モーリーの実験結果で明らかになっていました。
アインシュタインは、その結果を踏まえた上で、「では、因果律も光の速度を上限とすれば
理論の補強になる」と考えたのだと思います。 >>34
矛盾はありますよ。
たとえば、ある星を想像してみてください。形は球です。
直径が2倍になれば、表面積は4倍に、体積は16倍になります。
そこから考えられる熱の生産量、放射量、星の寿命、そういったものが計算通りになるかどうかが
理論の補強または理論の抹殺になります。時間ｊに関しては放射性元素の半減率、つまり放射能が
半分になるには何年かかるのかを計測するなどの方法があり、さらには他の方法もあります。
そのすべての実験結果が、物理的理論を「正しいか間違っているか」判定するわけです。
物質が小さくなっているならば、長さ方向に半分になるならば、面積的には半分の半分、体積的には
半分の半分の半分になります。が、その証拠は見つからない。
つまりは、見つかった証拠すべて(当然、証拠がまちがっていることもあります)を使って、正しいか
どうかを判断しているのです。 >>37
アインシュタインは、相対性原理と光速度不変の原理の二本立てで、特殊相対論を作った
から、光速度不変を主張したことは間違いない。
でも今、「相対性理論/アインシュタイン著/岩波文庫」を見たら、"ひとつの普遍定数
(真空中の光の速さ)"という表現を用いていて、彼の思考で光速度は光速度以上の意味を
持っていたと思われる。
またアインシュタインは、相対論を作る最初では、マイケルソン・モーリーの実験を
知らなかったという説もある。むしろ、マクスウェルの電磁気論と相対性原理とで、
特殊相対論をつくったというほうが妥当にも見える。
マクスウェル電磁気論を参照しつつ理論を作っているから。 >>41
>>またアインシュタインは、相対論を作る最初では、マイケルソン・モーリーの実験を
>>知らなかったという説もある。
そこまで不勉強だったとは思いたくないのですが、その実験自体を知らないとしても、
「光速度が足し算引き算できない」という、当時のビックリ実験結果を知らなかったわけは
ないと思います。相当数の物理学者が知っていて、アインシュタインの耳に入らないと
考える方が無理筋です。
マクスウェルの電磁気論だけで考えたのなら、今だに誰も宇宙に行っていない時代ですので
つながりません。もっとも、マクスウェルの弟子同士で知ったということはあり得るのかも知れません。
私はアインシュタイン自体の伝記を読んだこともなく、勝手な想像(しかし、つじつまのあう想像)を
書いているだけというのは告白しておきます。 >>42
「科学は実験的事実を基礎にして論をたてる」という建前では、マイケルソン・モーリーの実験を
表に出すのは、説得しやすいということはある。後の人がそういう説明をするのは当然。
アインシュタインはローレンツ変換は、もちろん知っていた。
そして、運動座標系におけるマクスウェル電磁気論と相対性原理を組み合わせると、
特殊相対論が導き出せる。実際、アインシュタイン著の「相対性理論」はそうなってる。 精密化できて定期的に測れば、宇宙の膨張が大きくなってるかどうかがわかるってことか。宇宙の情報としては特大級だな マイケルソン・モーリーの実験は精度不足だった
地球上の大気中の光速は条件(重力を含めた加速度運動など)によって変化するという良く知られた物理現象があるが
そこまで発見できなかった
光の媒質としてのエーテルを否定できたのは精度不足のおかげ
しかし光の媒質としての空間を発見できなかったのは精度不足のせい 重力場の強さによって光速度が摂動を受けて変動したりしないのかな。 >>45
マイケルソン=モーリーがその時代で制度不足なら、精度自慢の誰かがやればよかっただけと
思うんだが。 >>38
大きさは相対を見てる
例えば球体の半径が半分になったらそれを測るメジャーも半分だから半分になったことも分からない
またそれを形成する相対的位置関係も変わらない
20インチ画面に映る映像と40インチ画面に映る映像の中身は変わらないでしょ
40インチの方がデカいと分かる？
いや、俺たちがいるのは画面の中だから
勉強したことは一旦置いて考えた方がいいんじゃないの？
学問で分かるなら既に解明されてるでしょ
まぁあくまで一旦置けという話で全て否定するわけじゃないよ
でも今現在解明されてない事項にとってはヒントにしかならないってこと >>43
あー。微細項目に入りすぎて俺ではこれ以上無理だ。すまんね。 ちなみに物質が小さくなってる場合
局所的観測では小さくなってることが分からないけど離れた二点間を比べるなら”離れていることが観測できる”
これイメージ湧く？
まぁ説明するの面倒だなぁと思って書く気もないんだけど >>49
物体サイズに合わせてメジャーが小さくなろうが、直径とと面積・体積の比は違ってくると
分かるんですよ。 書き忘れたが小さくなることでエネルギーは？というのも大きさと同じね
仮に量子の振動周期が弱くなっても一律に弱くなるわけだから相対は変わらないので測る術がない
まぁ厳密にはほぼ一律とかだと思うから仮に小さくなってるとすればいつか分かると思うけどね リカﾁｮﾝ、しなびたオパーイを揉んでいたら乳首が隆起
枯れた阿蘇湖を撫でていたら、栗とリスが隆起 >>53
うーん、説明って難しいねえ
ちなみに物質が小さくなる＝量子とか最小単位スケールの一つ一つが小さくなるという意味なんだけどそれでもあかん？ >>56
サイズだけじゃなくて、物理量が伴わないと難しいな。重力とか電位とかその他諸々。
ただそうすると、「エネルギー保存の法則」がどこかで破れるはずで、それが観測できれば
間接的な証拠の一つにはなるのかな。 アインシュタインの宇宙理論は銀河系の理論でしかない
アインシュタインは宇宙項は間違いだと言ったと根拠の無い噂があるけど
アインシュタインはあくまで銀河系のことをいってたわけで
他に銀河があればまた別の理論になってくる
宇宙項は今ではブラックホールが出すジェットで説明ができる
銀河は重力で収縮して磁力で拡張する。そうして半永久的にバランスを保っている。
ジェットから出てるのは水素だけで、降着円盤から水素だけ取り出すことは不可能なので
鉄などの重元素も水素に核分裂される仕組みがジェットにあると見て良い
それと赤方偏移はまた別の話
これは光の特性がまだ理解できてないから
地球からの距離だけで測ろうとするからおかしくなる
宇宙全体を見たときにも空間が加速膨張している傾向が見出せないと矛盾してくる
地球と観測対象の距離ではなく、銀河や銀河団同士の距離がどうなっているか
宇宙の大規模構造を見たら宇宙は膨張していないとよく分かる
膨張率は場所によって違うという主張はアドホック。 宇宙がビッグバンに始まりインフレーションを起こして膨張していた場合には
あってはならない大規模構造が宇宙には存在する
そこから逃げ続けるビッグバン理論は本当に良くない 星は綺麗な球形だったが、時空は複雑な構造してそう
こりゃ異世界あるな >>23
前提を光速度不変としている相対論であるからそういう方向で検証されてきたけど、速度は時間と不可分の関係。局所的な光速（時間）が他の空間と同一かどうか、どうやって検証出来るのか？
なぜ光速は一定なのか？光速を規定する何らかの機構があるならそれがすべての空間で一定なのか？ >>64
なぜ光速は一定なのか？に関してはそのほうがシンプルに観測事実を説明できるからにすぎないよ
今の所銀河を超えて宇宙スケールの話でさえも説明できてる
なぜ一定なのかそれ以上の答えは誰も持っていない
それは天動説より地動説がシンプルといった程度のもの
地動説は万有引力の法則によって確固たるものになったけども
相対性理論は引力でさえ見かけの力にすぎないことを明らかにした
万物は時空の歪みに沿って移動し光さえそれに従う
逆に言うと異なる時空からの光はこの時空に入ってこれず観測することさえできない
そういう意味で光速は観測しうる範囲では一定とならざるを得ない >>64
いわゆる光速は比誘電率×比とうじりつの平方根に反比例する ←へんかんがめんどう ごめん
適当に単位をとれば 光速＝１／√(ε×μ)
両方とも真空の基本的性質だが
電磁気学がところにより違ったり、真空がところによって別物だったりすれば光速も異なる >>65
天動説を、地動説での記述を座標変換したものと定義すれば、両方とも正しいよね
ただし地球上の観測からその記述をいきなり導き出すのはとても難しいし
天動説に固執していたら地動説から発展したさまざまな知見を得るのもほとんど不可能
現在の天文学が天動説的ななにかに嵌っているようなダークマターとエネルギー 宇宙の遠くの土地を買っておくと凄い勢いで増えるのか。お買い得だな。 土地じゃなくて空間
1立方天文単位あたり1円とか
いや、時空か？
1立方光年×100万年で1万円くらいでどう? そもそも空間が膨張しているのではなく、時間が遅くなっているのではないか？
時計の針とも言える光速が遅くなれば相対的に空間は大きく見えるわけで
次第に蒸発していくブラックホールの内側から世界を眺めたときにも、同じように見えるのではないか クインテッセンス (宇宙論) - Wikipedia
物理学におけるクインテッセンスとは、観測されている膨張する宇宙の加速がどの程度を説明するために
仮定されたダークエネルギーの一形式。1998年に、物理学者たちによって重力、電磁気力、弱い力、強い力以外の
基本的な第5の力として提案された。クインテッセンスは、時間の経過に関係なく一定である宇宙定数とは異なり、
それ自身がダイナミックであり時間の経過とともに変化する。
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%AF%E3%82%A4%E3%83%B3%E3%83%86%E3%83%83%E3%82%BB%E3%83%B3%E3%82%B9_(%E5%AE%87%E5%AE%99%E8%AB%96) >>34
天体が小さくなっていると考えると赤方偏移の説明がつかないかと。 ■ このスレッドは過去ログ倉庫に格納されています
