暗黒物質は、宇宙のすべての物質の大部分を構成すると理論化されている目に見えない種類の物質です。質量はありますが、見ることができず、通常の物質とは相互作用しません。
暗黒物質はどのくらいありますか?
宇宙論の標準モデルによると、暗黒物質は宇宙の全物質の 85% を占め、宇宙の総質量エネルギーの 27% を占めています。
暗黒物質を発見したのは?
1933 年、スイスの天文学者フリッツ ツヴィッキーは、かみのけ銀河団内の銀河の運動を研究し、そこに含まれる質量を個々の銀河の軌道速度と比較しました。彼が期待していたのは、銀河を銀河団の中心に引き寄せる重力の量が、銀河の周回速度を説明するということでした.
太陽を通り過ぎる彗星を想像してみてください。彗星の軌道が太陽に向かってどれだけ曲がるかは、移動速度と太陽の重力の強さという 2 つの要因に依存します。重力が十分に強い場合、彗星は軌道に閉じ込められます。そうでない場合、または移動速度が速すぎる場合、彗星は宇宙に飛び出します。
ツヴィッキーが発見したのは、銀河団の外縁にある銀河があまりにも速く移動していて、重力がそれらを軌道に保持できないということでした。では、何が彼らをそこに留めているのでしょうか?
銀河団内の銀河の数と明るさを推定することで、ツヴィッキーは質量の近似値を得て、それを重力の計算に使用しました。彼の見積もりは小さすぎたので、彼は目に見えない質量があるに違いないと理論づけました。彼はこれをダンクルマテリーと呼んだ 、または「暗黒物質」。
この暗黒物質には、いくつかの奇妙な特性が必要です。質量があるので、重力があります。しかし、私たちはそれを見ることができません。つまり、光を発したり反射したりしません。
他に暗黒物質の証拠はありますか?
地球から約 38 億光年離れたところに、衝突する一対の銀河団があります。弾丸クラスターとして知られる 2 つのうち小さい方が、大きい方を貫通しています。
上の画像では、銀河団を構成する銀河がオレンジと白で示され、X線を放出する銀河団の熱いガスがピンクで示されています。これらは、銀河団の「通常の」物質を構成しています。
画像の外縁にある青い領域は、クラスター内の質量の大部分です。この質量は、重力レンズとして知られる効果のおかげで検出されました。
アインシュタインの一般相対性理論は、時空自体が質量によって歪められていることを示しています。これは、重力として見られる効果です。宇宙のすべてがその影響を受けます – 光さえもです。そのため、物質自体は見えなくても、光がその存在下で曲がる様子を見ることができます。
したがって、これらの衝突する星団に含まれる物質のほとんどは、銀河でも高温ガスでもなく、目に見えない質量を持つものです。
弾丸クラスターは、暗黒物質の別の側面への洞察を与えてくれます。暗黒物質は、衝突後、高温ガスよりもはるかに遠くまで移動し、現在、銀河団の周辺にあります。高温のガスは衝突中に空気抵抗のような抗力を感じましたが、暗黒物質はそうではありませんでした。これは、重力による場合を除き、それ自体や通常の物質と相互作用しないことを意味します.
暗黒物質は何でできている?
その名前にもかかわらず、単に死んだ星、ガス、ちりでできているわけではありません。暗黒物質は、ビッグバンが私たちが見ているものと化学的に類似した宇宙を生み出すことを確実にするために、標準的な原子粒子よりもエキゾチックなもので構成されていなければなりません.
このような観測上の制約により、理論家は一握りの暗黒物質の候補に集中せざるを得なくなりました。
主な候補には、いわゆる弱く相互作用する大質量粒子 (「WIMP」) とグラビティーノが含まれます。それらの存在は、自然のすべての基本的な力と粒子を統合することを目的とした理論によって予測されており、アクシオンは、原子核がどのように保持されるかの理論によって存在すると予測されています。一緒。大型ハドロン衝突型加速器で現在進行中の実験により、すぐに真実が明らかになる可能性があります。 - アレクサンドラ・フランクリン＝チャン
暗黒物質の別の説明について詳しく読む:
- ゴーストスター:暗黒物質の謎を解き明かす根本理論
- ブラック ホールと多元宇宙がすべての暗黒物質の原因である可能性がある、と天文学者は主張しています
- 「暗黒物質」は、宇宙の奥深くに浮かぶ死んだ星や惑星にすぎないのでしょうか?
