宇宙は拡大していますか？

アインシュタインの一般相対性理論が宇宙全体について知られていることに適用されて以来、宇宙が膨張していると疑われてきました。 エドウィンハッブルとミルトンヒューマソンが1920年代に、空にある実質的にすべての銀河が非常に速い速度で私たちから遠ざかっていることを発見したとき、これは宇宙が急速に膨張しているという疑念を後押ししました。 しかし、非常に遠い天体の大規模な赤方偏移調査という形で、宇宙の拡大を支持する決定的な証拠がついに発見されたのは2000年までではありませんでした。

膨張する宇宙は、現代の宇宙論で最も重要な発見としてしばしば引用されます。 アインシュタインの時代には、定常状態理論が支配的であり、宇宙は同じサイズでバランスが保たれていると述べていました。 アインシュタインは、その方程式が普遍的な膨張または収縮を予測したが停滞を予測しなかったため、「宇宙定数」と呼ばれる安定化変数を彼の方程式に人為的に導入しました。 ハッブルの観測から、宇宙が膨張しそうであることに気付いた後、彼は後にこれを「最大の失策」と呼びました。

宇宙学者と天文学者が最初に膨張宇宙を予測するようになった現象は、ハッブルの赤方偏移の分析でした。 当時世界で最高の望遠鏡だったウィルソン山天文台を使用して、ハッブルは遠くの銀河を見て、それらが次第に赤く見えるのを見ました。 光はこれらの銀河から地球に移動するのに何十億年もかかるので、彼は宇宙をさらに遠く、さらには時間をさかのぼって見ました。 発赤係数は距離の増加と非常によく相関していたため、ハッブルはこれが物理的な原因による信頼できる現象であると疑っていました。

原因は次のとおりであると判断されました。宇宙が膨張すると、下にある空間の体積は増加しますが、宇宙を通過する光は同じままです。 膨張する空間は光の波長を広げ、それを長くし、それにより赤くします。 時々使用されるアナロジーは、膨張するバルーンの表面上のドットです。 風船に波のパターンを描いて、風船を爆破しながら、波がどのように伸びて長くなるかを確認します。 これは、赤方偏移現象の背後にある同じ原理です。

1998年には、宇宙が膨張しているだけでなく、加速速度で膨張している可能性があることが発見されました。 これの物理的な理由は、私たちがそれについてほとんど知らないので、そのように名付けられた神秘的な「暗黒エネルギー」にチョークアップされています。