用超新星探测的宇宙膨胀历史

这次研究的示意图。 研究表明，从宇宙诞生后经过的时间不同的众多超新星的观测数据得到的哈勃常数，以一定的趋势在改变值。 (信用:国立天文台)原始大小( 2.4MB )

通过利用总结超新星观测数据的目录的研究，更详细地描绘了宇宙膨胀的历史。 支配宇宙的物理法则可能需要重新审视。从宇宙诞生的138亿年前到现在，宇宙空间持续膨胀。 这个膨胀率由于宇宙中存在的物质和暗物质引起的重力和未知作用的暗能量，随着时间的推移发生了变化。 现在宇宙中的这个膨胀率“哈勃常数”是讨论宇宙物理定律的重要数值之一。如何研究宇宙空间膨胀率的时间变化呢？ 为此，我们必须知道某个天体是什么时候发出光的，那个时候的宇宙比现在小了多少。 从遥远的天体发出的光，通过宇宙膨胀变成比本来更长的波长，到达我们这里。 通过测量这个波长延伸的量，可以正确地知道当时宇宙的大小。 另一方面，在天体发出的本来的光量很明确的情况下，如果观测到达我们的光量，就会知道到那个天体的距离。 用它的距离除以光速，就可以求出天体发射光线的时间。 对各种距离的天体进行这样的测量，以调查宇宙膨胀率的时间变化。“Ia型超新星”是放射光量明显的天体现象的代表例子。 如果发生爆炸的话，会明亮到达到太阳的百亿倍，即使在很远的距离也可以观测，因此是了解宇宙膨胀历史的有用工具。以国立天文台的研究者为中心的国际研究小组利用总结Ia型超新星观测数据的目录，从1000多个超新星的观测结果中描绘了宇宙膨胀的历史。 将距离划分为几个范围，利用各个划分中包含的超新星计算哈勃常数时，明确了其值根据划分，即根据宇宙诞生后经过的时间，有可能发生变化。 已知哈勃常数在通过附近天体的观测求出的值和以初期宇宙的观测为基础导出的值之间有差异。 在这次的研究中，我们发现了与此相同倾向的哈勃常数的变化。哈勃常数的这种变化也可能是由于观测的选择效果，以及超新星性质的时间变化而引起的。 但是，此前在膨胀宇宙模型中被视为常数的暗能量的影响，可能会随着时间发生变化而解释。 如果是后者的话，有可能需要重新考虑支配宇宙的物理法则。 为了识别这一点，有必要使用昴望远镜等，在今后捕捉更多更远处黑暗的超新星，更加精密地描绘宇宙膨胀的历史。 研究小组计划今后继续增加分析数据进行研究。该研究成果由m.g.dainotti et al .“on the Hubble constant tension in the SNE ia pantheon sample”在美国天体物理学专业杂志《天体物理学期刊》上发表，时间为2021年5月