A New Map of the Universe

宇宙膨張の歴史を明かす銀河地図

By Kyle Dawson ／Will Percival

K. ドーソン／W. パーシバル


As Douglas Adams wrote in The Hitchhiker’s Guide to the Galaxy, “Space is big.... You just won’t believe how vastly, hugely, mind-bogglingly big it is.” We and many other astronomers have dedicated our careers to creating maps of the universe on the largest scales possible—to discovering just how big the cosmos really is and how it works.		ダグラス・アダムスのSF小説『銀河ヒッチハイク・ガイド』（風見潤訳，新潮社）にあるように「宇宙は大きい。（中略）にわかには信じられぬほど広く，大きく，茫漠としている」。私たち著者を含め多くの天文学者はそんな宇宙のできる限り広い範囲を地図化することに研究人生を捧げてきた。宇宙が実際にどれくらい広く，どのような仕組みで成り立っているかを明らかにする。
The maps we create are crucial for studying the physics that drives cosmic history. In July 2020, a 20-year project we worked on called the Sloan Digital Sky Survey produced the largest map of the cosmos ever made. It includes our immediate surroundings, the farthest reaches of space, and everything in between. This three-dimensional chart contains the positions of four million galaxies laid out like signposts over many billions of light-years, stretching back in time to some of the earliest epochs of the universe.		私たちが作っている地図は宇宙の歴史的変化を生み出してきた物理を調べるのに不可欠だ。2020年7月，私たちが20年間取り組んできたプロジェクト「スローン・デジタル・スカイサーベイ（SDSS）」が過去最大の宇宙地図を公開した。地球の周辺領域から遠い彼方までのすべてが含まれた地図だ。この3次元地図は宇宙初期の時代までカバーしており，何十億光年もの範囲に400万個の銀河が案内標識のように配置されている。
The map shows that galaxies are not distributed randomly. Instead they cluster in patterns: long filaments and two-dimensional sheets of galaxies in some areas; dark voids containing few galaxies in others. Scientists believe these patterns emerged before the galaxies were born, starting less than one billion years after the big bang. By mapping as much of cosmic history as possible, we can record the growth of these patterns and deduce the fundamental laws that guided their evolution. This atlas of galaxies provides crucial information in the quest to understand some of the biggest mysteries in physics, such as the geometry of the universe and the nature of the dark energy driving the accelerating expansion of space.		この地図から銀河の分布がランダムではないことがわかる。銀河が集まってパターンを作っているのだ。銀河が長いフィラメントや2次元シートを形成している領域もあれば，銀河がほとんど存在しない暗いボイド領域もある。このようなパターンの起源は銀河が誕生する前，ビッグバンから10億年もたたない時期にあると考えられている。宇宙史をできる限りカバーする地図を作ることでそのようなパターンの成長を記録でき，その指針となった基本法則を推定できる。この銀河の地図帳は宇宙の幾何学的構造や宇宙膨張を加速させている暗黒エネルギーの性質など，物理学の最大級の謎を理解するうえで不可欠な情報を提供する。
Cores and Shells The Sloan Digital Sky Survey, which uses the Sloan Foundation Telescope at Apache Point Observatory in New Mexico, included the extended Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (eBOSS) project and its predecessor, BOSS. These efforts based their measurements on a pattern in the arrangement of galaxies throughout space called baryon acoustic oscillations (BAO). To understand this pattern, we must consider the evolution of the universe during the first 300,000 years, starting with the first fraction of a second after the big bang.		コアと球殻　SDSSはニューメキシコ州のアパッチポイント天文台にあるスローン財団望遠鏡を使用するプロジェクトで，そのなかに「拡張バリオン振動分光サーベイ（eBOSS）」プロジェクトとその前身である「バリオン振動分光サーベイ（BOSS）」プロジェクトがあった。両プロジェクトでは宇宙の銀河分布に見られる「バリオン音響振動（BAO）」というパターンの測定が土台になっていた。このパターンを理解するにはビッグバン直後に始まる最初の30万年間の宇宙進化を考える必要がある。