宇宙論と天体物理学
宇宙の膨張
後退速度を距離に対してプロットして傾き H₀ を求め、空間の膨張と既存空間内の爆発を区別します。
器具
- 距離と赤方偏移から求めた後退速度を含む銀河カタログ
- ハッブル定数と宇宙時刻の調整機能
- 速度・距離グラフと宇宙マイクロ波背景表示
手順
銀河の測定値を集める
独立に推定した距離と赤方偏移を含む実際のカタログを使います。近似が妥当な範囲でのみ赤方偏移を後退速度に換算し、両方の測定誤差を記録します。
ハッブル関係をプロット・近似する
縦軸に v、横軸に d をとります。選んだ低赤方偏移範囲で直線近似し、傾きから H₀ を推定します。残差を調べ、根拠なしに原点を通るよう強制しないでください。
膨張時代と背景放射を比較する
モデルの H₀ と宇宙時刻を変え、v–d の傾きと銀河間隔の変化を記録します。初期の時代へ移ると、熱い初期宇宙の名残である宇宙マイクロ波背景が現れます。これはビッグバン瞬間そのものの光ではありません。
シミュレーション
実験の歴史
1929年、エドウィン・ハッブルは銀河距離と後退速度の関係を発表しました。これはヴェスト・スライファーの赤方偏移測定や、ヘンリエッタ・リービットの業績を含む距離測定に基づいていました。初期データは限られ、距離尺度は後に改訂されましたが、この傾向は膨張宇宙の観測的根拠を確立しました。
1965年、アルノ・ペンジアスとロバート・ウィルソンが宇宙マイクロ波背景放射を報告した一方、ロバート・ディッケ率いるプリンストンの研究グループは予測された残光を探索していました。CMB は熱いビッグバンから約38万年後、若い宇宙が透明になった際に放たれた光です。現代宇宙論では複数の方法で H₀ を測定し、その精密値は現在も研究されています。