宇宙のエネルギーの臨界密度の確からしさ

質問

宇宙のエネルギーの臨界密度の値として
『1 × 10-29 g/cm-3』というような値が出てきますが
そもそも、この値は、どうやって得られたものなのでしょうか？

観測に基づいての値であるなら、
『-29乗』などと信じられないほどの高精度の値が
どのような観測手段・観測機器によって得られるものなのか
想像がつきません。

理論に基づいての値であるなら、
この値を宇宙の平坦性の議論の出発点に使うのは
循環論法で自己矛盾のように思えてなりません。

現在、我々はその近傍までの観測しかできていない状況があります。
そして、この宇宙のなかにはダークマターやダークエナジーなど
正体不明の存在が推定され、
さらにグレートウォールやらボイドやらの大規模な偏りの
複雑な構造が見られる中で、
果たして高精度の密度計算などできるものなのでしょうか？

また宇宙は膨張しているので
膨張しているなかでの密度というのは、
動的に変化しているはずです。
空間が膨張している中での密度とは、
そもそも、どう定義されるのか、
というのも気になります。

密度について、
観測上の値の確からしさや
理論的な帰結からの値の確からしさというのは
一体何を前提として、どういう枠組みで
保証されているものなのでしょうか？

幾他の市販の本をみても、
このあたりをわかり易く記述してあるものは皆無です。
よろしくお願いします。

回答No.2

雪中庵（@psytex） · ベストアンサー

この場合の「臨界密度」とは、現在観測される宇宙の
膨張速度が、重力によって減速されて、収縮に転じるか、
あるいは膨張速度を相殺できずに永遠に膨張し続ける
かの分岐点の密度であって、現実の密度の話では
ありません。
膨張速度は、遠方の天体からの輻射のドップラー効果
から割り出されます。

おっしゃられているような現実のエネルギー密度が、
臨界密度より上か下か、即ち膨張し続けるか、収縮に
転じるかは、膨張速度がどのぐらいの割合で減速するか
によって、実際に物体の分布を測定しなくても割り出せ
ますが、まだ我々の観測期間の短さ、あるいは遠くから
の後退速度の変化の精密な測定（遠くは昔なので、
それで減速具合が分る）が充分ではないので、限りなく
静止に向かっている＝だいたい臨界密度に近いとしか
言えません。

ただし、その減速具合からして、今、観測される天体や
星間ガスよりはるかに多くの、目に見えない質量が存在
するという事は明らかになっています。

お礼

ご回答ありがとうございます。
ドップラー効果のご指摘にもとづいてみてみると
ハッブル定数から、算出された値であることがわかりました。
どうも、観測して直接に密度をもとめるようなことを
やっていると、誤解しておりました。
次のご指摘が参考になりました。
　＞現実の密度の話ではありません。

ありがとうございました。

回答No.1

tetsumyi

数値が小さいからと言って高精度とはとても言えません。
この数値は有効数字１桁ですから、精度は非常に悪くこの程度としか言えない物です。
いくつもの仮定の下に、宇宙の全質量と広さから推測したり、宇宙模型の概念から計算して出した値ですから保障できるような物ではありません。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%B9%B3%E5%9D%A6%E6%80%A7%E5%95%8F%E9%A1%8C

お礼

ありがとうございます。
とても参考になりました。