♈️【神の廻廊】百億Λ磁磚gravity「量子調和・重力波」宇宙古文書１

【全体解説】

　〜シン多元宇宙探究　〜連載コラム〜

　このカラム解説は本NOTE小説「神の銀河」虚数（時間）軸光円錐を司る大宇宙マルチバース「超古代史と超未来史」を解き明かすシリーズである。

今回はまず最初の「宇宙の履歴」、つまり宇宙の始まりを記録する宇宙の古文書である「宇宙背景放射」について〜アインシュタインの一般相対性理論と量子力学は実験検証データでは既に繋がってきたが、それを説明する大統一理論はまだ無い！

[1]まずは宇宙の全寿命はどのくらい？

収縮消滅(黒ホール)と拡張現実(白ホール)　
ビッグバン１３８億年宇宙生成はまだ3.6％？！
宇宙寿命は消滅まで少なくとも1400億年以上

 ダークエネルギーは時間進化の量がアインシュタインが導入した宇宙定数(W=-1)よりも離れるほど、宇宙の終焉(宇宙のすべての物質がばらばらになる)と言われる「ビッグリップ(Big Rip)」が起きると言われているが、今回の研究では、95%の確率で-1.08よりも大きいという下限が判明したとのことで、ほかの観測結果と組み合わせると、少なくとも宇宙は今後1400億年ほどは、ビッグリップが起こらないらしい。

Clowe氏らはX線天文衛星チャンドラを使い、140時間かけて銀河団1E 0657-56を観測した。1E 0657-56は別名「弾丸銀河団」とも呼ばれる。なぜなら、銀河団の中には弾丸の形をした数百万度のガスが存在するからだ。小さな銀河団が大きな銀河団の中を高速で突き抜けた結果、このような形状が作られたとみられる。画像中ピンクで示されたのは、チャンドラで撮影した高温ガスの領域だ。衝突した銀河団の「弾丸」ガスと、衝突された大銀河団のガスが浮かび上がっている。

一方、NASAのハッブル宇宙望遠鏡（HST）やヨーロッパ南天天文台のVLTなどを使って、銀河団の中の質量分布が調べられた。背景の銀河からの光が前方の物質の重力でゆがめられる「重力レンズ効果」を利用して、直接観測はできないダークマターも含めた物質の存在が明らかにできる。この結果は、画像中青で示されている。

はたして、高温ガス付近よりもその前方に質量が集中していた。ダークマターを想定しない理論では、銀河団の質量の多くが高温ガスだと考えなければいけないのでこの結果を説明できない。つまり、青い領域に存在するのは「見える物質」をふるい落としたダークマターだということになる。

[2]初検出された重力波の起源は原始ブラックホール？

原始ブラックホールの暗黒物質に占める割合が低いという状況の下で、連星ブラックホールの合体頻度を計算したところ、宇宙の暗黒物質の千分の一ほどを占めると仮定すると、予言される合体頻度が観測から決めた合体頻度と良く合う

原始ブラックホールは生成可能か？

右側から坂を下りはじめ途中の平らなところでゆらぎが増幅されて原始ブラックホールができ、最後に原点付近を振動すると位置エネルギーが摩擦熱に変わり、熱いビッグバン宇宙になる。(Credit: ESA/Planck Collaboration, modified by Jason Kristiano)

宇宙はどの方向を見ても一様に等方だが、その一方で、銀河や銀河団などは網目状の大規模構造を形作っている。その大規模構造のタネは、インフレーションの原因となった素粒子の場における真空中の量子ゆらぎがタネとなったと考えられている。その量子ゆらぎの痕跡は、今日では宇宙最古の光であり、10万分の1というかすかな温度のゆらぎがある「宇宙マイクロ波背景放射」(CMB)で確認できる

[3]そして始まり宇宙急速膨張の証拠、検出される

　BICEP2電波望遠鏡が観測した偏光は、インフレーションによって生じた重力波によるものとみて全く矛盾はないが、研究者たちは当初、その強度に驚いた。偏光の強度に対応する量が、以前の観測から見積もられた値の2倍近かったからだ。この量は、原始重力波の強度でもある。理論研究によると、原始重力波の強度から、宇宙がインフレーションの間にどれほど速く膨張したかや、インフレーションのエネルギースケールが分かる。シカゴ大学の宇宙論研究者Michael Turnerは「原始重力波の強度からインフレーションがいつ起こったかを正確に知ることができます」と話す。今回の結果に照らせば、インフレーションが起こったのは宇宙が始まってから約10-37秒後で、そのときの温度はエネルギーにして約1016ギガ電子ボルト（GeV）に相当する、と彼は説明する。これは、素粒子の大統一理論において、自然界の4つの基本的な力のうち3つ（弱い力、強い力、電磁気力）が互いに区別がつかなくなると予想されているエネルギーと同じだ。

MITの宇宙論研究者Max Tegmarkは、「インフレーションは量子力学の支配下で起こったものであり、今回、その時代に重力波が発生したという証拠を捉えたことは、量子重力理論の最初の実験的証拠になります」と指摘する。つまり、他の3つの基本的な力と同様に、重力も本質的には量子力学的現象だということを示している。しかし、一般相対性理論と量子力学をどのようにして理論的に統一すればいいのかは、まだ分かっていない。

[4]「古文書」たる宇宙可視光背景放射とは？

今回測定された実際のCOBの強度は、宇宙に存在する全ての銀河の光の総量と同じであることが注目される。

　理論的研究によれば、宇宙最初の天体はダークエイジ終盤の宇宙年齢数億年の時代に形成された巨大な星々であったとの考えが有力です。それらが出す強い紫外線は、中性化した宇宙を再び電離してしまいます。CMBの観測結果も宇宙再電離期の存在を示唆しています。初代の星の放射はもともと紫外線ですが、宇宙膨張で波長がのびて現在は赤外線として観測されます。星々を個別に観測できれば良いのですが、あまりに遠方にあるため検出するには暗すぎます。しかし、多数の星々をまとめて宇宙赤外線背景放射（Cosmic InfraRed Background: CIRB）として観測すれば検出可能になる。

[5]その後のファーストスターは太陽の40倍の重さ

＜本文から＞宇宙は137億年前のビッグバンから始まったと考えられています。その後、少しずつ 天の川のような銀河、太陽のような星々、地球のような惑星、そして私たち 人類のような生命が作られて来たのです。 こうした私たちにつながる長い進化の最初の一歩が宇宙で最初の星： ファーストスター (初代星)です。
これまでに、私たちの研究チームは初代星はビッグバンから３億年後に誕生し、 それは太陽の重さの100分の1の重さの星の赤ちゃん~原始星~であったことを 明らかにしました(下図参照)。 現在ではこの考えは世界中の研究者に広く受け入れられています。

実は私たちの手の 届くところにも初代星の痕跡があります。銀河に存在する最も古い星々をくわしく観測すると、 初代星が死を迎え超新星爆発を起こしたときにまき散らされる様々な元素の存在量を知ることが できます。

KAGRA 大型低温重力波望遠鏡

[6](資料)宇宙マイクロ波背景放射観測について

【参考 Youtube】宇宙マイクロ波背景放射の偏光観測で探る宇宙のインフレーション 【オンライン特別公開 #10 】

宇宙創生に迫る宇宙マイクロ波背景放射観測衛星 LiteBIRD（LiteBIRD）【オンライン特別公開2021 #12 】

重力波による宇宙論的観測

人工ブラックホールで「ホーキング放射」を確認

「富岳」で宇宙ニュートリノの高精度シミュレーションに成功

これまでの徒然「雑談NOTE解説」コラム〜〜〜

＜黒白マルチバース調和エネルギー重力波動＞

MICRO量子力学・生体頭脳・量子エンタングルメント的視点

＜量子対称性ホログラフィックス背景輻射＞

MACRO一般相対性理論・宇宙背景放射・暗黒物質/エネルギー的視点

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「神の銀河」一億Σ聖記：GALAXY-QubitGrace　シリーズ第１弾1~5