赤方偏移以外に宇宙の拡大を証明するものは他にありますか？

膨張宇宙の理論は非常に広く受け入れられているため、赤方偏移は遠く離れた銀河までの距離の尺度として使用されることがあります。

しかし、赤方偏移がいくつかの未知の現象によって引き起こされ、銀河が互いに離れて移動することによって引き起こされるのではないのでしょうか？

宇宙が実際に拡大し、遠く離れた銀河が私たちから遠ざかっているという他の証拠はありますか（赤方偏移は別として）？

はい、拡大の直接的な、赤方偏移の証拠があります。

宇宙マイクロ波背景放射（CMBR）の過去の温度は直接測定されており、今日よりもかなり高いことがわかっています。時間の経過による温度の低下は、膨張の直接の証拠です。詳細は次のとおりです。

この論文によると、CMBRは過去にかなり暑かった（技術的ではない概要はここ）。研究者たちは、遠方の銀河にあるガス雲の吸収線を観察し、吸収時のCMBR温度が6 Kから14 K（現在は3 K）の場合にのみ、線のパターンが説明できることを発見しました。この温度は、その銀河の赤方偏移の予想温度（9 K）と一致しています。温度は、見られた特定のラインのパターンから測定されたものであり、ラインがどれだけ赤方偏移していたかからではないことに注意してください。この測定では、赤方偏移がない場合でも同じ温度になります。温度が高いほど密度が高くなるため、時間の経過に伴うCMBRのこの冷却は、宇宙の膨張の直接的な証拠です。

追加コメント

• 赤方偏移と吸収線の関係は何ですか？

  コメントでuhohとの会話に触発されました：

  私の答えでは、「吸収線」の「パターン」について言及します。トピックに精通していない人のために説明させてください。

  ガスの雲の中に光が当たると、特定の周波数の光が吸収されます。この光がプリズムを通過すると、ブロックされた周波数がスペクトルに黒い線として表示されます（下の図を参照）。現れる正確な線とスペクトル内のそれらの位置（「吸収線」の「パターン」）は、ガスとガスの環境に存在する元素に依存します。効果は、すべての周波数でフォトンを放出するライトで最もはっきりと見られます。この種の光は黒体放射として知られています。すべての周波数で光を放出しますが、黒体放射体は特定の波長で最も多くの光を放出します。このピークの位置は、黒体の温度と呼ばれます。

  
  ^{出典：ドップラーシフト、エドワードL.ライト
  （優れたサイトBTW、FAQは、レッドシフトと宇宙論全般についての詳細を参照する価値があります）}

  光が（拡大する）空間を通過するとき、その波長と吸収線の波長は、すべての周波数に対して一定の割合で伸びます。放出/吸収時に、スペクトルが波長1、3、および5 nm ^1の線を示すとしましょう。光子が一定時間移動した後、すべてのスペクトルの波長が²倍になったように見えます²。以前は1 nmであったラインが2 nmで見られ、以前は3 nmであったラインが6 nmで見られ、もともと5 nmであったラインが10 nmで見られます。それらの絶対周波数は時間とともに変化しますが、ラインの波長（および周波数）の相対的な比率は一定のままです。

  特定のオブジェクトのスペクトルがシフトする正確な量は、その距離と直接相関します。上の図に示されているように、（太陽のような）近いオブジェクトは赤方偏移を示していません。オブジェクトをさらに遠くに見ると、赤方偏移の量が増加していることがわかります³。

  上記の回答の説明では、吸収時のCMBR温度の影響を受けるのは、ラインの相対的な位置のパターンであり、ラインのシフトの程度ではありません。

  ^{$z=0$$z$$z$
  $z=1$
  $z$}

  赤いシフトの背後にあるメカニズムは、光子自体が変化しているということではなく、電磁波が通過しているまさにその空間が拡大しているということです。（光子は粒子と波の両方です。いいえ、それは正確に直感的ではありません。）この一定の空間のストレッチは、光の波長を伸ばし、赤方偏移の影響と、特定の光子の赤方偏移の経時的な増加の両方を引き起こします。

  
  ダグラスホフスタッター、CC A-SA 3.0
   

• 赤方偏移はCMBRとどのように関連していますか？

  アルキミスタはコメントで「CMBRはとにかく実際にレッドシフトの真髄ではないのか」と尋ねました。
  （私は、あなたが「真髄」の意味であり、宇宙論的ではない、共通のものを使用していると想定しています）

  はい、現在のCMBR温度（3 K）は、ビッグバンの約380,000年後に放出された比較的高エネルギーの光子（3000 K）が、宇宙の膨張によって時間とともに波長を伸ばした結果であると一般的に合意されています。スペクトルの赤い（つまり、より冷たいまたはより低いエネルギー）端。この拡大はハッブル等によって推論されました。より小さくてより暗い銀河（地球から見た）は、スペクトルのシフトが大きいという観測から。見かけの距離が遠いほど、観察されるシフトは大きくなります。この見かけの距離相関の赤方偏移を使用して、推測できます宇宙は過去には小さく、したがってCMBRの温度が高いほど密度が高くなっていました。観測された遠方の銀河の赤方偏移に基づいて、CMBR温度が各距離で何であったかを推定できますが、直接測定することはできません。

  上記の論文の著者が行ったことは、過去の特定の時間におけるCMBRの温度を直接測定することでした。測定された温度は現在よりも高く、これはより高密度で、したがってより小さな宇宙を意味します。研究者たちはさらに、直接測定された温度が、調査されている銀河の観測された赤方偏移から推論されたものとぴったり合っていることを発見しました。

  簡単に言うと、推論の連鎖が入れ替わっています。

  • 赤方偏移に基づく推論の場合：
    見かけの距離（直接測定）で赤方偏移を増加⇒拡大⇒過去のより高密度の宇宙⇒過去のより高いCMBR温度。
  • 過去の温度を直接測定する場合（このペーパーと同様）：
    過去のより高いCMBR温度（直接測定）⇒過去のより高密度の宇宙⇒膨張⇒観測された赤方偏移。
     

  証拠の異なるセットに基づくこれら2つの推論チェーンは、お互いを適切に補完およびサポートします。

  注目すべき点の1つは、CMBRが（少なくとも直接ではなく）膨張によって作成されたのではなく、現在の温度と均一性を説明する膨張であることです。ビッグバン理論によれば、初期の宇宙は非常に密でした。非常に密度が高く高温であり、すべての物質は光子に対して不透明な亜原子粒子のプラズマでした。ビッグバンから約38万年後、宇宙は（膨張によって）陽子と電子が結合して中性水素ガス（透明）を形成するのに十分なほど冷却されました。CMBRは、現時点で解放され、それ以来冷却されているライトです。

しかし、赤方偏移がいくつかの未知の現象によって引き起こされ、銀河が互いに離れて移動することによって引き起こされるのではないのでしょうか？

歴史的に、疲労した光の仮説、定常状態の宇宙など、いくつかの別の理論が提案されました。

代替宇宙論も参照してください

他に合理的な直接的な方法はありませんが、間接的な方法は確かにあります。1つは、@ Alex Hajnalの回答で、さらに遠くで測定されたより高いCMB温度は非常に優れた間接的な測定値です。

まだ誰も気づいていない、もう1つの間接的な証拠は、さらに遠くを見ると、宇宙はどんどん若く見え、近所で見られるものとはますます似ていなくなっているということです。宇宙は100億年前の大まかな秩序から始まり、星と銀河はその時から形成され始めたと言って、科学的にそれを説明することを余儀なくされます。（これは特にビッグバンの証明ではありませんが、それはそれに代わるほとんどの代替案を排除します。たとえば、定常状態モデルは改ざんされています。）宇宙の膨張によるものとして以外に私たちが見るものを説明することは非常に難しいです熱く密な状態から 10 ¹⁰年前。

より間接的な証拠は、非常によく検証されている空間、時間、重力の理論である一般相対性理論から得られます。これは現在1世紀にわたってテストされており、他の無数の理論に挑戦されており、GRだけがすべての実験テストに合格しています。GRは、静的宇宙は不可能であり、拡大または縮小している必要があることを強力に予測します。これは、主にローカルな実験からの間接的な証拠です。

さらにもっと間接的な証拠は、最も古く、最も進化していない星で観測されたH / He / Li比が、核の測定された特性をビッグバンの火の玉に適用することに基づいて予測したとおりであることを示す核合成計算から得られます。

ありますので、でも赤シフトの観察なしに、我々は最終的にその結論に強制されると思い非常に熱い初期から膨張宇宙、密集状態にその時点赤シフト以外の多くの科学は。

$z$$(1+z)$

$1$

ただし、これは膨張する宇宙の検証ではなく、銀河同士が互いに離れていることのみを示していることに注意してください。宇宙が静止しているが、銀河が空間を移動した場合、特別な相対性理論によって予測されたように、同じ因子によって膨張したプロセスが観察されます。ただし、銀河が静的な空間を移動せず、多かれ少なかれまだ膨張している空間に存在しているという他の証拠もあります。

はい：

1. 1a超新星データの分布
2. CMBのWMAP測定
3. スローン銀河天空調査（銀河のカタログ）

重要なことは、これらの結果は同じことを言うだけでなく、互いに対応しているということです。

はい、この回答には赤方偏移が含まれますが、私から聞いてください。

一般相対性理論の下では、複数のメカニズムが赤方偏移を引き起こす可能性があります。空間の拡大、観測者（つまり、私たち）に対して動く物体、そして重力からうまく移動する光です。後者のオプションはこの質問の範囲外であり、前者は質問者の要求での検討から除外されています。これにより、2番目のオプション（相対運動、別名相対論的ドップラー効果）のみが考慮されます。この変化は地球上でテストすることができ（そしてテストされてきました）、存在することが示されています。

$z=0.5$$z>1$$z=11.09$

質量を持つ物体が光速に到達できないことを考えると、観測された赤方偏移は相対論的運動によって引き起こされないことは明らかです。スペクトルの赤方偏移を引き起こす可能性のある上記の3つを超える既知のメカニズムは存在しないため（消滅を比較）、これらの観察に一致する唯一の説明は空間の拡張です。簡単に言えば、超光速の赤方偏移がまったく観察されないという事実は、空間が拡大している証拠です。