ダークエネルギーとは何か、宇宙の膨張が加速していると分かった超新星の観測

宇宙はふくらみ続けています。ふつうに考えると、重力にひっぱられて、ふくらむ速さはだんだん落ちるはずです。ところが1998年ごろ、遠くの超新星を調べた2つのチームが「速さは落ちるどころか、上がっている」という結果を出しました。この加速を起こしているものを、ダークエネルギーと呼びます。

01 わかっていること宇宙の膨張は本当に加速しているの？

加速しています。遠くの超新星が、加速のない宇宙で予想されるより暗く（遠く）見えたことから、1998〜1999年に2つのチームが別々に示しました。この発見に2011年のノーベル物理学賞が贈られています。

ダークエネルギーは、「宇宙の膨張を加速させているもの」につけた名前です。正体がわからないので「ダーク（見えない・わからない）」と呼びます。

名前は似ていますが、ダークマターとは別ものです。ダークマターは重力で物を集めます。ダークエネルギーは逆に、宇宙を広げる向きにはたらきます。

Planck衛星の観測によると、宇宙の中身のうち約68%がダークエネルギーです。私たちが知っているふつうの物質は約5%しかありません。

02 どうやってわかったのか超新星で、なぜ加速がわかったの？

明るさのそろった「Ia型超新星」を、明るさのものさしに使いました。本当の明るさがわかれば、見かけの暗さから距離がわかります。遠くの超新星ほど、予想より遠くにあったのです。

Ia型超新星は、星の燃えかす（白色矮星）が爆発するものです。光り方の変化（明るさの山の幅）を使って明るさをそろえると、距離を測るものさしになります。距離と、光がどれだけ引きのばされたか（赤方偏移）を比べると、昔と今の膨張の速さの違いがわかります。

03 数字と例えでいうとダークエネルギーはどれくらい多いの？

宇宙の中身を100円に例えると、ダークエネルギーが約68円、ダークマターが約26円、星や私たちをつくるふつうの物質は約5円です。宇宙のほとんどは、正体のわからないものです。

ダークマターとふつうの物質の割合は、Planckの論文の値（物質の密度と、宇宙の膨張の速さ＝ハッブル定数67.4 km/s/Mpc）から計算しました。

04 まだわかっていないことダークエネルギーの正体は何？

正体はわかっていません。いちばん簡単な考えは「空間そのものがもつ、変わらないエネルギー（宇宙定数）」ですが、DESIの結果は「変化しているかもしれない」と示しています。

• 変わらないのか、変化しているのか宇宙定数なら、ダークエネルギーの濃さはいつも同じです。DESIの結果は変化を示しますが、データのどこかに未知の誤差がある可能性も、論文自身が書いています。
• そもそも何でできているのか空間のエネルギーなのか、新しい種類の場なのか、重力の法則のほうを直すべきなのか。答えは出ていません。
• 宇宙の未来はどうなるのかダークエネルギーの性質しだいで、宇宙の終わり方が変わります。くわしくは宇宙の未来の記事で書いています。

DESIは観測を続けています。結論は、データが増えてほかの観測とも合うかどうかで決まります。

05関連する記事

06よくある質問

ダークエネルギーとダークマターの違いは？

ダークマターは重力で物を引き寄せ、銀河をまとめる見えない物質です。ダークエネルギーは宇宙全体の膨張を加速させるもので、はたらきが逆です。どちらも正体はわかっていません。

宇宙の膨張が加速しているとわかったのはいつ？

1998〜1999年です。RiessらとPerlmutterらの2つのチームが、遠くのIa型超新星を観測して別々に示しました。2011年のノーベル物理学賞は、この発見に贈られました。

ダークエネルギーは弱まっているの？

まだわかりません。DESIの2025年の結果は、ほかのデータと合わせて2.8〜4.2シグマで「弱まっている」ほうを示しましたが、発見の目安の5シグマには届いていません。

ダークエネルギーは身の回りにも影響するの？

地球や太陽系、天の川銀河は重力で強く結びついているため、今のところ膨張で引きはなされることはありません。ダークエネルギーの影響が目立つのは、銀河どうしがはなれた宇宙全体の大きさで見たときです（ダークエネルギーが今の性質のままの場合）。

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