2013年07月18日09:29
揭开“暗能量”之謎
——第二大主题是“查明暗能量的性质”，据认为宇宙加速膨胀的原因是“暗能量”。据说宇宙能量密度的约74％是暗能量。TMT为查明暗能量的性质，决定“直接测量宇宙膨胀率”，这怎么来实现？
家：准确地说，是“测量膨胀率是否在变化”。
宇宙的膨胀减速或加速，那么膨胀速度就会变化。如果速度变化，遥远的银河和类星体（*5）的红移也会变化。
利用这种现象，TMT首先将非常精密地测量遥远银河和类星体的速度。然后，在10年后、30年后再次测量，如果宇宙真在加速膨胀，那么可以实际测得速度变化。
不过，“查明暗能量的性质”在技术上还很难做到，因此这是三大主题中最有野心的目标。面临的课题是今后证明可行性。
莫纳克亚山山顶的望远镜群和TMT（右）的完成构想图。
*5 类星体
类星体是落入质量大约是太阳1亿倍的黑洞中的气体发光、释放出强烈光芒、亮度相当于银河系约2000亿个恒星的天体。在遥远的宇宙上也可以观测到，根据其光谱可以获得类星体与地球间物质的信息
观测宇宙大爆炸约2亿年后的第一颗星和银河
——通过直接测量膨胀率变化，如何“查明暗能量的性质”?
家：暗能量的本质是什么尚未弄清。但通过掌握膨胀率变化，可以掌握暗能量的作用方式。由此可以了解“有多大量”、“能量和作用方式随时代如何变化”等。
暗能量可以跟基本粒子一样，用大型加速器进行调查。这个概念只在宇宙论的范围内在宇宙年代的范围内成立。因此，只能从天文学上进行调查。可以直接调查的唯一方法是利用TMT的方法。
——第三大主题是“找出宇宙中诞生的第一颗星”，昴星团望远镜发现了距离我们124亿光年～129亿光年（宇宙诞生以后8亿～13亿年）的银河。据认为第一颗星诞生于宇宙大爆炸约2亿年后，那么用昴星团望远镜应该无法观测到。观测第一颗星的意义何在？
家：在计算机上采用很多物理法则，可以模拟出宇宙大爆炸后是如何演化的。在宇宙大爆炸38万年后，宇宙变冷，此前飞溅的质子与电子结合在一起，以中性氢的形态充满宇宙（宇宙放晴）。在此之前是“黑暗时代”，没有像星星一样自主发光的物质。
其中，从“暗物质”（由元素构成、质量是普通物质的5～6倍）（*6）的分布变化推测，物质聚集在暗物质浓的地方（重力增大的地方），由此推测第一颗星和银河可能诞生于2亿～3亿年后。
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| TMT将观测比昴星团望远镜发现的129亿光年还远的“第一颗星和银河”（宇宙大爆炸约2亿～3亿年后的宇宙） 国立天文台提供 |
*6 暗物质
尚未确认的不明物质。利用“光量”和“波动”两种方法计算后发座星系团的总质量，结果严重不同，从而首次发现存在“不发光的质量源”。据预测整个宇宙中含有暗物质的物质约占30％。
“不实际观测”，就无法证实
——从模拟图像来看，感觉“确实如此！”
家：不过，谁都没见过当时的宇宙。很多理论学者将模拟结果做成了影像，看上去好像见过，但“不实际观测”，就无法证实是不是真的如此。
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| 星星降落的莫纳克亚山山顶。位于昴星团望远镜和凯克望远镜上方的两颗明亮星星是木星和金星（右），再往上是昴星团。 |
因此，才要从宇宙的源头开始探索第一颗星是如何产生的、星系团是如何形成的、孕育我们生命的行星是如何诞生的等等问题。
TMT的一大主题便是实际观测。 （日经技术在线！ 供稿）
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