ダークエネルギーとは何ですか?

宇宙における主要なエネルギー形態である暗黒エネルギーが宇宙の加速膨張を引き起こしているが、その性質は完全に謎に包まれている。ダークエネルギーについて知っておくべきことは次のとおりです。

ダークエネルギーは、宇宙が単に膨張しているだけでなく、その膨張率がますます増加している理由を説明するために物理学者によって提唱された仮説的なエネルギー形態です。

ダークエネルギーは重力の「邪悪な対抗物」、つまり宇宙を満たし、時空構造全体を引き伸ばす負圧を生み出す「反重力」の力だと考えてください。そうすることで、ダークエネルギーは、重力のように宇宙の物体を引き寄せるのではなく、宇宙の物体をどんどん加速して押し離します。

暗黒エネルギーは、宇宙の全エネルギーと物質（宇宙の物質/エネルギー「予算」）の約 68% ～ 72% を占めると推定されており、暗黒物質と日常物質の両方を強く支配していることを意味します。

「ダークエネルギーとは何か？」という質問に対する唯一の本当の答え現在の「分からない」という発言は、不十分に聞こえるかもしれない。しかし、科学者たちはそれについて完全には理解していない。ダークエネルギーを説明する有力な「候補」はいくつかある。その中には、宇宙の真空エネルギー（文字通り何もない空間に現れては消える粒子）や、宇宙の加速膨張を引き起こしている可能性のある負の圧力を担う「第5の力」などがある。

その他の可能性としては、「クインテッセンス」と呼ばれる低エネルギー場、光より速く移動して時間を逆転させる仮説上の粒子であるタキオン場など、ダークエネルギーを説明できるさまざまな「フレーバー」の場があります...

これらはすべてまだ完全に仮説の段階であり、つまり、現時点でダークエネルギーが何であるかを本当に「知る」唯一の方法は、それが宇宙に与える影響を通して知ることです。

ダークエネルギーに関するよくある質問

なぜダークエネルギーは宇宙にとって必要なのでしょうか?

約 25 年前、宇宙は膨張しており、その膨張は時間の経過とともに加速していることが判明しました。このプロセスは過去 50 億年にわたって続いており、銀河同士の分離を引き起こしています。あらゆる宇宙論的観測がこの現象を支持しているにもかかわらず、この膨張傾向についてはまだ説明がつかない。しかし、この効果を引き起こす成分の特性はわかっています。それは、重力の重力特性を克服する物質または液体でなければならず、時空全体に希釈され拡散する必要があります。

1999 年、物理学者マイケル・ターナーは、宇宙予算の仮説上の要素を「ダークエネルギー」と名付けました。後者の要素は、現在の宇宙の膨張傾向をもっともらしく説明するために必要です。それがなければ、宇宙の膨張は遅くなり、最終的には宇宙が爆発し、大規模構造で観測される銀河間の距離が狭まることになる。

ダークエネルギーによって引き起こされる膨張がビッグバンだけに関連しているのではないことはどのようにしてわかるのでしょうか?

はい、私たちの宇宙論モデルは宇宙の膨張を予測しており、したがってホットビッグバンと呼ばれるイベントの存在を予測しています。しかし、現在の拡大状況は時間の経過とともに一定ではなく、むしろ増加しています。したがって、この膨張率の増加は、宇宙の初期段階や銀河の形成時には主に活動していなかった別の要因によって引き起こされているに違いありません。

ダークエネルギーはなぜそんなに神秘的なのでしょうか?

それが何でできているかを知ることはおろか、直接測定することもできないため、その本質を検出し研究するための実験を構築することは困難です。さらに、現在の観測結果はハッブルの速度の値と一致していないため、暗黒エネルギーが時間とともに変化するかどうか、また変化するとすればそれが膨張のダイナミクスにどのように影響するかは不明です。手がかりはあるものの、ダークエネルギーの本質と特徴を「明らかにする」までには、まだ長い道のりがあります。

ダークエネルギーに関する主な疑問点は何ですか?

ほとんどの観察によれば、ダークエネルギーの最も可能性の高い「候補」は、量子真空の変動と関連付けられることが多い宇宙定数です。これはダークエネルギーに対する好ましい（そして最も単純な）説明であり、標準的な宇宙論モデルに組み込まれています。しかし、他にも、スカラー場、ガレオン場、アクシオン場、タキオン場、さらには動的ダークエネルギーモデルなど、さまざまなアイデアの提案があります。

今後 10 年以内にダーク エネルギーの謎が解けるかどうかを予測するのは難しいですが、今のところ、宇宙科学者たちはその役割を理解するために正しい道を進んでいることは確かです。この旅を導くデータはたくさんあり、ダークエネルギーとは何か、そしてその宇宙の起源は何かを理解する上で私たちが進歩していることは確かです。