40万年近く ビッグバンの後、初期の宇宙の原始プラズマは、最初の原子が合体するのに十分なほど冷却され、埋め込まれた放射線が自由に舞い上がるためのスペースを作りました. その光、つまり宇宙マイクロ波背景放射 (CMB) は空をあらゆる方向に流れ続け、初期の宇宙のスナップショットを放映し、それは専用の望遠鏡によって拾われ、古いブラウン管テレビの静止画でさえ明らかにされています。
科学者は 1965 年に CMB 放射を発見した後、その小さな温度変化を綿密にマッピングしました。 宇宙の正確な状態 それが単なる泡立つプラズマだったとき。 現在、宇宙が成熟するにつれて数十億年にわたって発達した大規模な構造をカタログ化するために、CMB データを再利用しています。
「その光は宇宙の歴史の大部分を経験しており、それがどのように変化したかを見ることで、さまざまな時代について学ぶことができます。」 キミー・ウー、SLAC国立加速器研究所の宇宙学者。
ほぼ 140 億年の旅の過程で、CMB からの光は、途中のすべての物質によって引き伸ばされ、圧迫され、ゆがめられてきました。 宇宙学者は、CMB 光の一次変動を超えて、銀河や他の宇宙構造との相互作用によって残された二次痕跡に目を向け始めています。 これらの信号から、彼らは通常の物質 (原子の部分で構成されているすべてのもの) と神秘的な暗黒物質の両方の分布をより明確に把握しています。 ひいては、これらの洞察は、長年にわたる宇宙の謎を解決し、いくつかの新しい謎を提起するのに役立っています。
「私たちは、CMB が宇宙の初期状態について教えてくれるだけではないことを認識しています。 また、銀河そのものについても教えてくれます。」 エマニュエル・シャーン、SLAC の宇宙学者でもあります。 「そして、それは本当に強力であることが判明しました。」
影の宇宙
恒星が発する光を追跡する標準的な光学調査では、銀河の根底にある質量のほとんどを見落としています。 これは、宇宙の総物質量の大部分が、暗黒物質の塊として、または銀河を橋渡しする拡散電離ガスとして見えないため、望遠鏡では見えないためです。 しかし、暗黒物質と散らばったガスの両方が、入ってくる CMB 光の倍率と色に検出可能な痕跡を残します。
「宇宙は実際には、銀河が主役であり、CMB がバックライトである影の劇場です」とシャーンは言いました。
影のプレイヤーの多くは現在、救済されています。
CMB からの光粒子、または光子が銀河間のガス中の電子から散乱すると、より高いエネルギーにぶつかります。 さらに、これらの銀河が膨張する宇宙に対して運動している場合、CMB 光子は、クラスターの相対運動に応じて、上または下の 2 番目のエネルギーシフトを取得します。
それぞれ熱効果と運動学的スンヤエフ・ゼルドビッチ (SZ) 効果として知られるこの一対の効果は、 最初に理論化された 1960 年代後半に発見され、過去 10 年間で検出精度が向上しました。 一緒に、SZ効果は、CMB画像から引き出すことができる特徴的な特徴を残し、科学者が宇宙のすべての通常の物質の位置と温度をマッピングすることを可能にします.
最後に、弱い重力レンズ作用として知られる 3 番目の効果は、CMB 光が巨大な物体の近くを移動するときに経路をゆがめ、あたかもワイングラスの底を通して見たように CMB をゆがめます。 SZ 効果とは異なり、レンズ効果はすべての物質 (暗黒またはその他) に敏感です。
まとめると、これらの効果により、宇宙学者は通常の物質を暗黒物質から分離することができます。 その後、科学者はこれらのマップを銀河調査の画像と重ね合わせて宇宙距離を測定し、 星形成の痕跡.