CHIME、銀河地図なしで宇宙の水素を測定 暗黒エネルギー解明へ

国際研究チームは、カナダの電波望遠鏡実験CHIME(Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment)のソフトウェアを改良し、宇宙から届く中性水素の放射を、銀河地図に頼らず直接測定することに成功した。暗黒エネルギーの性質を探る上で重要な一歩となる。

従来の課題

宇宙は風船のように膨張しており、その加速は暗黒エネルギーによると考えられている。ただ、この正体不明のエネルギーが将来どう変化するかは分かっていない。水素は宇宙で最も豊富な元素で星の主成分でもあるため、銀河の分布を追う手がかりになる。

これまでCHIMEは、さまざまな距離から届く水素の強度を積算して測っていた。しかし地球由来の電波干渉や天の川銀河の背景雑音も混じる。さらに、本当に銀河の位置を捉えているかを確かめるには、他の望遠鏡による銀河地図との照合が必要で、費用がかさんだ。今回、最近発表された2本の論文の著者らがソフトウェアを改め、この照合なしで水素を測れるようにした。

得られた結果と今後

解析には2019年の94夜分の観測データを使用した。結果は標準的な宇宙論モデルの予測と一致しており、手法が機能することを示している。測定の対象は、ビッグバンから約38万年後に「凍結」した圧力波の痕跡で、大きさは約5億光年に及ぶ。見かけの大きさが距離で変わるため、膨張の歴史をたどれる。

ただし94夜分では暗黒エネルギーの進化まで調べることはできない。チームは今後、CHIMEが蓄積した7年分の観測データを解析する計画だ。研究者が想定するシナリオは3つある。膨張が永遠に続く場合、暗黒エネルギーが強まり銀河から原子までを引き裂くビッグリップ、そして弱まって宇宙が収縮するビッグクランチだ。どれが実現するかは現時点で分からないが、新手法の有効性は確認された。