現代宇宙論では、宇宙が無から量子効果によって創生されたという考えが活発に研究されています。しかし、その詳細に関する二つの有力な仮説「無境界仮説」と「トンネル仮説」のどちらが正しいか、長年論争が続いてきました。 松井宏樹 基礎物理学研究所特定研究員、岡林一賢 同特定研究員、本多正純 理化学研究所上級研究員、寺田隆広 名古屋大学特任助教らの研究チームは、人為的に仮説を選ぶことなく、宇宙の波動関数を第一原理から計算しました。従来の解析では数学的な曖昧さが残りますが、本研究チームはリサージェンスという手法でこの曖昧さを解消しました。最終的に、宇宙の波動関数は無境界仮説ではなくトンネル仮説に予言されるものになることを、一定の仮定の下で厳密に示しました。これらの結果は、無境界仮説とトンネル仮説の長年の論争の解決に向けた大きな一歩となることが期待されます。 本研究成果は、2024年10月3日に、国際学術

これまで観測誤差だと片付けられてきた、宇宙に関する理論と実際の観測記録の間にある食い違いが、ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡といった最新鋭の観測技術により誤差ではなかったことが判明しつつあります。長年にわたり、世界中の天文学者の間で論争となってきたこの矛盾の全容が明らかになり、人類が既存の宇宙観の再考を余儀なくされる時が目前に迫っていると、専門家が提唱しました。 Cosmology is at a tipping point – we may be on the verge of discovering new physics https://theconversation.com/cosmology-is-at-a-tipping-point-we-may-be-on-the-verge-of-discovering-new-physics-237695 現行の宇宙論の中で最も有力な標準モ

新たな理論は暗黒物質なしに観測結果に合致する両者の数値自体は異なるが傾き（比率）はよく似ている / Credit:Rajendra P. Gupta . Testing CCC+TL Cosmology with Observed Baryon Acoustic Oscillation Features . The Astrophysical Journal (2024)既存の理論では粒子の相互作用にかかわる重力などの、自然な力の強度「結合定数」は時間が経過しても変化しないと考えられています。 また光の強度も時間を経ても変わらず、どんなに長い距離を走破してもエネルギーは失われないと考えられています。 しかし新たな理論では、この自然な力の強度「結合定数」が時間経過とともに弱まったり（CCC理論）、長距離を移動した光は疲れ切ってエネルギーを失う（TL理論）とする概念が含まれています（CCC＋T

宇宙の錬金術は星を使って行われていました。 米国のミシガン大学（UMich）で行われた研究によって、古代の星が地球上に自然に存在するどの元素よりも重い、原子質量 260 を超える元素を生成する能力を持っていたことを発見しました。 この古代の錬金術は、星という宇宙の大鍋が爆発したり衝突するときに生じる膨大なエネルギーを使って、原子に大量の中性子を詰め込んで陽子に変化させ、金やプラチナを遥かに上回る超重元素を作成します。 研究者たちはこの新たな発見が、宇宙で質量数260以上の超重元素が生成されるレシピの一端を解明する糸口になると述べています。 今回はまず超重元素ができる過程を具体例を使ってわかりやすく解説し、次いで研究手法についても紹介していきたいと思います。 研究内容の詳細は2023年12月7日に『Science』にて掲載されました。

by NASA Johnson 国際宇宙ステーション(ISS)で収穫されて行方不明になっていた「宇宙産トマト」が8カ月に越しに発見されました。トマトを収穫した宇宙飛行士はトマト盗み食いの疑惑をかけられていたのですが、トマト発見により盗み食いをしていなかったことが証明されています。 Space station astronauts solve the mystery of a missing tomato : NPR https://www.npr.org/2023/12/10/1218418262/missing-tomato-international-space-station ISSでは宇宙ミッション中の食料供給補助や火星での生鮮食品供給を可能にするために野菜の栽培実験が実施されています。今回発見された宇宙産トマトは栽培実験プロジェクト「Veg-05」で栽培されたもので、実験結果は宇

ハッブル宇宙望遠鏡によって撮影された渦巻銀河「NGC 4258」。その横幅は3万光年であり、地球から2300万光年の距離に位置している。その中に含まれる星の新たな測定結果は、宇宙の膨張速度が予想よりも速いことを示唆している。（PHOTOGRAPH BY ROBERT GENDLER, SCIENCE PHOTO LIBRARY） 米航空宇宙局（NASA）のジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）から得られた新しいデータにより、宇宙がどの程度の速さで膨張しているかにまつわる謎が深まっている。今回の発見は、宇宙の膨張速度についての真相を解明するには、未知の物理学が必要となる可能性を示唆している。論文は査読前論文を投稿するサーバー「arXiv」で2023年7月28日に公開された。 約138億年前に誕生して以来、宇宙はあらゆる方向へ膨張を続けている。「ハッブル定数」と呼ばれる、現在の宇宙の膨張速

現在の宇宙には数え切れないほどの星や銀河が広がっており、いつまでもこの状態が続くかのように思われますが、いつの日か宇宙にも終わりがやってきます。そんな「宇宙の最後」には一体何が起きるのかついて、科学系YouTubeチャンネルのKurzgesagtがアニメーションで解説しています。 The Last Thing To Ever Happen In The Universe - YouTube ビッグバンによって始まったとされる宇宙は、水素やヘリウムのガスで満たされた非常に高温の場所でした。 その後、宇宙にはガスを元にして無数の星が形成されました。星を形成するガスは循環し、星が消滅しても新たな星の形成に使われます。 しかし、新たな星が形成されるたびに、赤色矮星と呼ばれるタイプの何兆年もかけてゆっくりと燃える星も増えてきます。 赤色矮星は死ぬと白色矮星という形態に移行し、ガスの循環をストップさせ

天の川銀河内の元素組成を再現するようなモデル計算により、46億年前に太陽系が誕生した場所は現在よりも天の川銀河の中心に近く、1万光年ほど内側だった可能性が示された。 【2023年11月21日 鹿児島大学】 太陽系の重元素の量は、太陽の周辺にある同じ年代の他の星々とは異なっている。天の川銀河の中心部と外側では元素の量に違いがあることと合わせると、太陽系はもともと46億年前に現在とは異なる環境の場所で生まれ、その後今の場所まで移動してきたのではないかと考えられている。 天の川銀河の想像図。現在の太陽系は、銀河の中心から約2万6000光年の距離に位置している（提供：加藤恒彦、4D2U Project、NAOJ、ALMA (ESO/NAOJ/NARO)） 星は質量の違いによって進化の速さが異なり、その進化過程で合成される元素の供給過程が大きく変わる。具体的には、酸素、マグネシウム、ケイ素の一部は太

ダークマターは宇宙にある質量の大部分を占めていると考えられており、銀河の回転から宇宙の大規模構造まで至る所でその存在を示す証拠が見つかっているにもかかわらず、いまだ正体は不明です。そんなダークマターは実は1種類ではなく、さまざまな元素でできている通常の物質のように種類があるのではないかと論じる研究が発表されました。 [2310.08526] Recycled Dark Matter https://arxiv.org/abs/2310.08526 Dark matter may have its own 'invisible' periodic table of elements | Live Science https://www.livescience.com/space/cosmology/dark-matter-may-have-its-own-invisible-periodic

恒星から極めて近い距離を公転する「ホット・ジュピター」は多数の恒星に存在することが分かっていますが、太陽はホット・ジュピターを持たない例外的な恒星の1つです。なぜ存在しないのでしょうか？ JAXA（宇宙航空研究開発機構）の宮﨑翔太氏と大阪大学の増田賢人氏の研究チームは、太陽のような年齢の古い恒星にはホット・ジュピターが少ない傾向にあることを突き止めました。これは太陽系にホット・ジュピターが存在しない理由となるとともに、太陽と似た恒星の中では、太陽系がそれほど少数派ではない可能性を示唆しています。 【▲ 図1: 典型的なホット・ジュピターの想像図。発見時は常識外れに見られていたホット・ジュピターですが、現在では発見そのものは珍しくないほどの多数派となっています（Credit: NASA, JPL-Caltech, R. Hurt）】■ “常識外れ” から多数派となった「ホット・ジュピター」天

「ブラックホール」は質量・電荷・角運動量（自転）の3つのパラメーターだけで表されるため、3つとも値が同じブラックホールは区別することができません。これを「ブラックホール無毛定理（脱毛定理）」と呼びます。この定理は、ブラックホールを記述する「アインシュタイン方程式」は、パラメーターを固定すると1つの答えしか出さないことを意味する「ブラックホール唯一性定理」にも繋がります。ただし、唯一性定理には例外があることも知られています。 サウサンプトン大学のÓscar J. C. Dias氏などの研究チームは、宇宙の膨張を考慮した場合、同じ質量を持つ2つのブラックホールはお互いに同じ距離を保ったまま静止すること、その状態を遠くから見ると1つのブラックホールを見ているようにも見えるためにブラックホールが1つなのか2つなのか区別がつかないことを示しました。これは質量のパラメーターを固定した場合に唯一性定理が

宇宙はどのくらい遠くまで見えるのか。物理学上観測できる範囲の限界はまさに天文学的な距離にまで広がっている。今日いちばん遠くに見えるもっとも昔の光は、なんと138億年前、つまり高温のビッグバンが起きたときに発せられたものだ。宇宙は膨張を続けているため、現在ではその光が放出された場所までは、138億光年よりずっと遠い461億光年もの距離がある。はるか彼方の天体の情報を携え、はてしない時間をかけてようやく地球に到達するのだ。 大昔に宇宙のどこかで発せられた光は今も移動しており、やがて地球に届く。未来にはさらに遠くまで見えるようになる。とはいえ、いつの時点においても、どれだけ遠くまで見えるか、つまり観測可能な宇宙空間の範囲には限界がある。それは過去も同様で、過去のどの時点においても宇宙の広さは有限で定量化できる。過去の宇宙は現在よりも小さく、その大きさはビッグバンの発生からどれくらい時間が経ってい

アメリカ航空宇宙局（NASA）のジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡が、120光年離れた惑星で、不確定ではあるが生命の手がかりを見つけたかもしれない。

宇宙には、光を含む電磁波では観測することができず、重力でのみその存在を知ることができる「暗黒物質（ダークマター）」が存在します。暗黒物質の分布や正体についてはほとんど分かっていません。 カンタブリア物理学研究所のJ. M. Diego氏などの研究チームは、「ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡」で観測された非常に遠方に存在する恒星「EMO J041608.8−240358」が、銀河や銀河団に伴う暗黒物質だけでは観測できず、追加の暗黒物質の塊が必要なことを突き止めました。このような性質を持つ恒星の発見は「ゴジラ（Godzilla）」以来2例目であるため、Diego氏らは新発見の恒星を「モスラ（Mothra）」と命名し、ゴジラやモスラのような性質を持つ恒星に「怪獣星（Kaiju star）」という分類の新設を提案しました。 【▲ 図1: ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡で撮影された「モスラ」。LS1と

ウェッブ宇宙望遠鏡が捉えた宙に浮かぶ｢はてなマーク｣。その正体は？2023.08.03 21:0029,799 George Dvorsky - Gizmodo US ［原文］ （ たもり ） 宇宙の疑問は増すばかり。 先週リリースされた、ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）によるハービッグ・ハロー天体｢HH 46/47｣の高解像度近赤外線画像。何とその遠景には、｢疑問符に見える天体｣が小さく写り込んでいました。 はてなマークに見える謎の天体NASAが欧州宇宙機関（ESA）やカナダ宇宙庁（CSA）と共に運用するJWSTが捉えたHH 46/47は、星形成領域に見られる若い星雲状の天体で、地球から1470光年離れています。 鮮やかに輝く光景ですが、Space.comは別の点に注目。画像を十分に拡大すると、中央下側にはてなマークによく似た形の天体が見えるのです。 Image: NASA,

近年の初期宇宙の観測により、誕生から数億年後の宇宙にはすでに大規模な銀河や銀河団が存在していたことがわかってきたものの、銀河がそこまで進化するには時間が足りないという新たな問題が浮上しています。オタワ大学のRajendra Gupta氏は、これを解決するための「CCC+TLハイブリッドモデル（CCC + TL hybrid model）」を提唱しました。もしもこのモデルが正しければ、宇宙は今から約267億年前に誕生したということになります。 現在の宇宙は誕生から137億8700万年（±2000万年）が経過していると考えられています。この推定年齢は過去から現在に至る様々な観測を積み重ねた結果であり、その集大成は宇宙モデル「Λ（ラムダ）-CDMモデル」として確立されています。しかし、初期宇宙の観測が進むにつれて、当時の宇宙の様子と宇宙の推定年齢には大きな食い違いがあることも判明しています。 【

「なぜこの宇宙は存在するのか？」という究極の問いを超ひも理論で解き明かそうとした世界的ベストセラー『エレガントな宇宙』。サイエンス好きなら書名を覚えている人も多いだろう。その著者でもあり、理論物理学者でもあるブライアン・グリーンの『時間の終わりまで』が新書化された。 なぜ物質が生まれ、生命が誕生し、私たちが存在するのか。膨張を続ける「進化する宇宙」は、私たちをどこへ連れてゆくのか。時間の始まりであるビッグバンから、時間の終わりである宇宙の終焉までを壮大なスケールで描き出す本書から、地球にこの先どんな運命が待ち受けるのかを紹介しよう。宇宙誕生から138億年の現在を起点に、はるか10³⁰年後までを見渡す。 ＊本記事は、『時間の終わりまで――物質、生命、心と進化する宇宙』（ブライアン・グリーン 著・青木薫 訳）から、内容を再構成してお届けします。 将来、恒星同士が衝突すると何が起こるのか？ 晴れ

これまで、小さなブラックホールの周りを星が回っている、（宇宙では）比較的単純なケースだと考えられていたケースが、実はもっとエキゾチックなもの、つまりこれまでに見たことのない、目に見えない暗黒物質だけで構成された星「ボソン星」である可能性があるとする研究結果が、プレプリントサーバーarXivに掲載された。 この星系は、太陽のような星と、それ以外の何かで構成されている。恒星の重さは太陽より少し小さく（0.93太陽質量）、化学組成は我々の恒星とほぼ同じである。その謎の伴星はもっと巨大で、約11太陽質量の質量を持っている。この天体は、1.4天文単位という、火星が太陽の周りを回るのと同じくらいの距離で互いに公転しており、188日ごとに公転している。 この目に見えない天体は、これまでブラックホールだと考えられていた。軌道の観測からすると、ブラックホールであるとする考えがしっくりくるのだが、その仮説には

「なぜこの宇宙は存在するのか？」という究極の問いを超ひも理論で解き明かそうとした世界的ベストセラー『エレガントな宇宙』。サイエンス好きなら書名を覚えている人も多いだろう。その著者でもあり、理論物理学者でもあるブライアン・グリーンの『時間の終わりまで』が新書化された。 なぜ物質が生まれ、生命が誕生し、私たちが存在するのか。膨張を続ける「進化する宇宙」は、私たちをどこへ連れてゆくのか。時間の始まりであるビッグバンから、時間の終わりである宇宙の終焉までを壮大なスケールで描き出し、このもっとも根源的な問いに答えていく本書から、「宇宙とは、時間とはなんだろう？」と考える私たちの「意識」の謎と物理学の関係に迫る。 ＊本記事は、『時間の終わりまで――物質、生命、心と進化する宇宙』（ブライアン・グリーン 著・青木薫 訳）から、内容を再構成してお届けします。 意識と量子物理学 過去数十年間にわたり、意識を理

「ブラックホール」は非常に知名度の高い天体ですが、その存在がカール・シュヴァルツシルトによって最初に予言されたのは1915年です (公表は1916年) 。アルベルト・アインシュタインが一般相対性理論を発表したわずか1か月後に、シュヴァルツシルトは一般相対性理論を解くことでブラックホールに当たる天体が出現することを数学的に証明しました（当時はまだ “Black Hole” という名称は与えられておらず、1964年に初めて使用されました）。 当初は実在が疑われたブラックホールですが、その後の天文学の発展により、ブラックホール以外では説明のつかない天体や天文現象が次々と発見されているため、今日では実在を疑う声はほとんどありません。しかし、ブラックホールは存在しないという考えは今も根強く存在します。その理由は「特異点」の存在です。 特異点はブラックホールの質量が詰まっている1点であり、大きさはゼロ