今の宇宙は何回目？　素粒子物理の研究から生まれた宇宙繰り返し説

研究者たちは、コンフォーマル循環宇宙論の証拠を見つけるために、約5,000回のシミュレーションを行いました。

宇宙のマイクロ波背景に新しい点（ホーキングポイント）が見つかる確率は1/5000以下です。

数理物理学者のロジャー・ペンローズ氏は、量子力学を別の角度から見ています。彼は、宇宙がその初期段階で急激な指数関数的膨張をしたという概念をあまり好みません。その代わりに、一般相対性理論の枠組みの中で、「共形循環宇宙論」という独自の宇宙論モデルを支持しています。

この理論によると、宇宙は無限の「エオン」を繰り返しており、それぞれのエオンはビッグバンのような段階から始まり、通常の銀河構造を形成し、星が死ぬことで冷えていきます。最後に残るのは、蒸発していくブラックホールと放射線だけです。

ペンローズが素粒子物理学にちょっとした変更を加えることで、あるエオンの終わりと次のエオンの始まりを結びつけることができ、次のビッグバンですべてが新しく始まるのです。このエオンのつながりによって、次のエオンで崩壊する暗黒物質を構成する「エレボン」という新しい分野が導入されるのです。

もしペンローズが正しければ、宇宙マイクロ波背景の中に過去のエオンのデータが残っているはずです。ペンローズは、宇宙マイクロ波背景の中に低分散のリングを探し、それが前のエオンでの超巨大ブラックホールの衝突によるものであることを示唆しました。しかし、この探索では確かな証拠は見つかりませんでした。

コンフォーマル環状宇宙論

新しい信号

そこでペンローズは、宇宙のマイクロ波背景の中に、前の時代に超巨大ブラックホールが蒸発した場所にある点を探そうとしています。彼のチームは、ステファン・ホーキング博士に敬意を表して、これらのポイントを「ホーキングポイント」と名付けました。

ホーキング博士は、2つのエオン（前のイオンの終わりと私たちのイオンの始まり）をつなぐと、ブラックホールの放射が圧迫されて、宇宙マイクロ波背景温度が適度に上昇する曖昧な点ができると考えています。

このようなホーキングポイントは、宇宙マイクロ波背景全体で100万個あると言われています。今回の研究でペンローズは、20の一時的な証拠を得た空の3分の1をカバーしました。残りの部分は非常に不確かなままで、調べるには弱すぎます。

研究チームは、シミュレーションで偽の宇宙マイクロ波背景を作り、ホーキングポイントの観測を試みることで、これらの信号を探しました。これまでに約5,000回のシミュレーションを行いましたが、本物の宇宙マイクロ波背景と同じような特徴を示したものはありませんでした。

また、この宇宙モデルでは、BICEPが探索していたものと同様の宇宙マイクロ波背景の偏光信号は存在しないはずだと著者は述べています。

研究チームは肯定的な信号を観測しませんでしたが、ペンローズは、過去のイオンにおける銀河団からの原始的な磁場が確実にBモードを発生させるので、ホーキング・ピークに一致する偏光があるはずだと考えています。

それらの銀河団には超巨大ブラックホールがあり、それが他の多数の銀河団を飲み込んでいた可能性があることを考えると、その場所を中心とした同心円状のリングが予想されます。

さて、共形循環宇宙論が成立するかどうかは別として、これらの異常点は宇宙に重要な新しい情報を与えてくれます。これらの異常点を観測することは非常に難しいのですが、既存のインフレーションの描写の中に自然な説明を見つけることができます。