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ヘンリー・リン 遥か彼方の銀河から何が学べるか

「宇宙最大の天体の性質を研究することで、私たちの世界と銀河について多く学ぶことができます」リンは語りかける。ここでは、90万ビューを超える Henry Lin のTED講演を訳し、遥か彼方の銀河から学べることについて理解する。

要約

面白く、ワクワクするトークで、インテル・サイエンスフェアの入賞者、17歳のヘンリー・リンは、遥か彼方の銀河団に目を向けます。宇宙最大の天体の性質を研究することにより、私たちの世界と銀河について、多く学べると語ります。

At 17, Henry Lin won an Intel Foundation Young Scientist Award for his mathematical models of distant galaxy clusters.

 

1 銀河団は神秘的で驚くべきもので、有用な宇宙最大の研究室

これは ある銀河団の画像です。全く その名の通り 巨大な銀河の集団で 互いの引力で引き合っています。画面の斑点の殆どは 個々の星ではなく 星の集団 つまり銀河なのです。これらの画像をご覧になると 直ぐに 銀河団はこのように 美しいものだと思って 頂けるでしょうが それだけでは ないのです。銀河団は神秘的で 驚くべきもので 有用な 宇宙最大の研究室なのです。そして研究室として 銀河団を語るということは そこで行うことができる 実験を語るということです。

 

2 全宇宙の縮小版としての「銀河団」

研究対象には4つの主なタイプがあり まず最初のタイプは とても大きなものの探査です。どれ程大きいかと言うと これはある銀河団の画像ですが あまりに巨大なので 通り抜ける光は 銀河団の 非常に大きな重力によって 屈折し歪められます。事実 よく注意して見ると この銀河団の周りに 輪がいくつも見えるでしょう。数字で説明すると この銀河団は 太陽の千兆倍以上もの質量があり その巨大さには驚愕させられます。しかし質量だけでなく こんな特徴があります。銀河団は本質的に 孤立したシステムなのです。つまり 全宇宙の縮小版だと 考えてもいいでしょう。宇宙を大きなスケールで見た時の 多くの疑問は 例えば 重力の作用の仕方など― これら銀河団を調べると 答えが出て来るかもしれません。大きな話はここまでです。

 

3 超高温のガス「プラズマ」

二つ目の研究はとても熱いものです。銀河団の画像から 星の光を全部取り除くと 残されるものは この大きな青い塊です。これは本当の色ではありません。実はX線を見ているのです。この光が銀河のものでなければ 何処から来るのでしょう? 答えは 熱ガスです。百万度のガスですが 実は プラズマなのです。そんなに熱い理由は 前のスライドで説明しましたが 銀河団の強力な引力が ガス粒子を超高速に加速し その速度が超高温のガスを 生み出しているのです。これが主な理論ですが 研究はまだ始まったばかりです。プラズマの様々な基本的性質は 未だに わからないことが多くあり 頭を悩ませています。超高温物質の物理学的研究は これからの課題です。

 

4 重力以外のものとほとんど作用しない極小の「ダークマター」

三つ目は極小のものの探査です。これを説明するには 驚くべき事実を 話さなくてはなりません。宇宙の物質の殆どは 原子ではできていません。そうではなかったのです。殆どが とても不思議なもので できているのです。ダークマターと呼ばれ 重力以外のものと ほとんど作用しないもので 人々の関心を集めています。あなたが素粒子物理学者なら 物をぶつけ合うと 何が起きるか知りたいでしょう。ダークマターも 例外ではありません。ではどうやってこれをぶつけるか? その質問に答えるために もう1つお聞きします。銀河団同士がぶつかったら どうなるでしょう。これがその画像です。銀河団は宇宙の 縮小版見本のようなものです。主にダークマターでできています。青っぽい紫色の部分です。赤は熱ガスを示しています。多くの銀河が見えますね。銀河団が衝突すると 超巨大な 粒子加速器のような状態になります。大事なのは これにより 実験室では見つけ難いような 非常に検出が困難な微小な効果も 何重にも複雑に重なり 観測できるようになるかも しれないということです。とても面白いです。銀河団により ダークマターが 分かる理由  銀河団で 極小の物理が 分かる理由は 銀河団がとても巨大だからこそなのです。

 

5 加速的膨張の原因となる「ダークエネルギー」

四つ目は とても奇妙なものの物理です。今まで話したことも 確かに奇妙なことでしたが それよりもっと奇妙なものが あるとしたなら それはダークエネルギーでしょう。ボールを空中に投げ上げると 上昇していくだろうとは思いますが 上昇のスピードが 加速していくだろうとは思いません。同じように宇宙学者は 宇宙が膨張している理由を理解しても 膨張がどんどん加速している理由は 分からないのです。この加速的膨張の原因となるものを ダークエネルギーと呼んでいます。そして これについて もっと知りたいと思っています。特に疑問に感じているのは ダークエネルギーが 宇宙全体にどのような影響を 与えているのかということです。その強さによって 宇宙の大規模構造の形成が 変わってくるでしょう。宇宙の大規模構造の問題点は 恐ろしく複雑だということです。これはコンピューター シミュレーションです。単純化する必要があります。比喩を使って考えたいと思います。タイタニックの沈没を 理解したいとすると 一番大切なことは 船の粉々になった破片を 全て再現することでなく 一番大きな二つの部分を 見つけ出すことです。同じように 最も大きい断片を 追跡することによって 宇宙全体について 学ぶことが出来るのです。その最大な断片が 銀河団なのです。

 

6 革新、創意工夫、ひらめきが起きるのは全体図を見渡した時

ここまで話をしてきましたが 騙されているような気が するかもしれません。つまり銀河団がどんなに有用か というところから話を始めて その理由を挙げましたが 実際はどんな役に立つのでしょう? その答えは 車に関して訊かれた時の ヘンリー・フォードの言葉にあります。彼はこういいました 「もし私が人に何が 欲しいかと尋ねていたら もっと速い馬が欲しいと 答えていたでしょう」 今日 私たちの社会は 多くの難しい問題に 直面しています。その解決法は明確ではなく “より速い馬”では解決になりません。解決には 多大の科学的創意工夫が 必要です。だから 私たちは 専心する必要があります。しかし 同時に心に刻むべきなのは 革新 創意工夫 ひらめきが 起きるのは 私たちが視野を広げ 一歩離れ全体図を 見渡した時だということです。そして そのための一番の方法は 私たちのいる宇宙を 探査することです。ありがとうございました (拍手)

 

最後に

銀河団は有用な宇宙最大の研究室。全宇宙の縮小版、超高温のガス「プラズマ」、重力以外のものとほとんど作用しない極小の「ダークマター」、加速的膨張の原因となる「ダークエネルギー」の4つが研究対象。視野を広げるために宇宙探査をしよう

和訳してくださった Reiko O Bovee 氏、レビューしてくださった Tomoyuki Suzuki 氏に感謝する(2013年11月)。

銀河-その構造と進化


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