暗黒物質の発見から 80 年が経った今でも、物理学者は、重力の影響から判断すると、私たちが目にするすべての物質よりもはるかに豊富に宇宙に浸透している、反射しない物質の性質について完全に困惑しています。アクシオンから WIMP (または「弱く相互作用する大質量粒子」) まで、暗黒物質の正体として多くの候補が提案されてきましたが、何十回もの実験で役に立ちませんでした。近年出てきた魅力的な憶測の 1 つは、暗黒物質は単一のモノリシックなものではないと想像しています。むしろ、通常の物質がクォーク、電子、および他の光に敏感な量子のにぎやかな動物園で構成されているのと同じように、未知の暗黒の力を介して互いに相互作用する暗黒粒子のファミリー全体が存在する可能性があります.
粒子の豊富な「ダークセクター」の存在は、銀河規模に影響を与える可能性があります。アクシオンのような単一の不活性タイプの暗黒物質は、ハローと呼ばれる球状の雲で銀河を包み込みますが、暗黒領域の粒子は、エネルギーを放出する方法で互いに相互作用し、冷却して低エネルギー構成に落ち着くことができます。 .つまり、星やガスがパンケーキ型の回転銀河に落ち着き、惑星が平面内で星を周回するのと同じように、これらの冷却する暗黒物質の粒子は崩壊して回転する円盤になります。近年、ハーバード大学の理論物理学者であるリサ・ランドールは、天の川の平面を通り抜けるような暗黒物質の円盤が存在する可能性があるという考えを支持しています.
Randall と共同研究者は、この仮想的な暗黒円盤は、小惑星と彗星の衝突の増加の可能性や、3,500 万年ごとの地球での関連する大量絶滅など、いくつかの観測結果を説明できると述べています。 Randall が 2015 年の著書 Dark Matter and the Dinosaurs で論じているように、 、微妙な周期性が発生する可能性があります。これは、太陽系が銀河の周りを上下に揺れながら暗黒円盤を通過するたびに、宇宙物体が不安定になるためです.
しかし、私が 2016 年 4 月に暗黒円盤仮説について報告したとき、暗黒物質の性質について円盤とそれが暗示するすべてのものは、すでに問題を抱えていました。天の川の目録は、銀河面内の星とガスの質量と、銀河を一周する星の上下運動が重力的に一致し、目に見えない暗い円盤が収まる小刻みの部屋しか残していないことを示しました。当時、非常に薄い円盤しか存在できず、銀河の暗黒物質の総量の 2% 以下を占めるにすぎず、残りは不活性でハロー形成の種類のものでした。
それでも、たとえ少数の暗黒物質粒子でできたものであっても、暗黒円盤が存在すれば、物理学に革命をもたらすでしょう。複数の種類の相互作用する暗黒物質粒子が存在することが証明され、物理学者が円盤の特徴からこれらの粒子の特性を学習できるようになります。そのため、研究者たちは、銀河面内の物質の質量をその周りの星の動きに正確に一致させるために薄い円盤が必要かどうかを確認するために、天の川のより正確な目録を待っていました.数字が入った今、ディスクは死んでいると言う人もいます.
カリフォルニア大学バークレー校の宇宙学大学院生であるケイトリン・シュッツと共著者は、10億個の天の川の星の速度と位置を測定しようとしているヨーロッパの宇宙船であるガイア衛星からの最初のデータリリースを使用して、ダークディスクをチェックしました. 11 月 9 日にオンラインで投稿され、間もなく Physical Review Letters に提出される論文で 、シュッツと協力者は、ガイアによって測定された星のサブセットを分析しました（以前に分析されたよりも20倍多くの星を表しています）。彼らの発見は、銀河の中央平面における立方光年あたりの太陽の質量の約 4000 分の 4 よりも密度の高い暗い円盤の存在を除外しました。彗星衝突の周期性や暗黒円盤のアイデアを正当化するその他の理由を説明するには、約 2 倍の密度の円盤が必要です。 「私たちの新しい限界は、薄い暗黒物質円盤の存在を嫌うものです」と Schutz と共著者は書いており、「体系的な不確実性の推定については、非常に寛大で保守的になるよう努めてきました」にもかかわらず、彼女はメールで付け加えました。
「本当に死んだと思います！」ニューヨーク大学とフラットアイアン研究所の天体物理学者である David Hogg は次のように述べています。 、シモンズ財団によって資金提供されています)、および天文データ分析の第一人者です。 「もちろん悲しいです。」
しかし、ランドールとエリック・クレイマーは、シン・ダーク・ディスクの余地を見つけた2016年の論文で彼女の学生共同研究者であり、敗北を認める準備ができていません. 「これは確かな分析ですが、ダークディスクを除外するものではないと思います」とランドールは言いました。特に、彼女とクレイマーは、分析した星が振動したり鳴ったりしているのではなく、平衡状態にあるという著者の仮定に疑問を呈しています。 Randall によると、「より単純な均衡分析は適切でない可能性がある」という証拠がいくつかあります。
「すべての人を納得させることは決してできないと思います。科学は常に宣言ではなく会話です」とシュッツは言いました。それでも、より多くのガイア データが利用可能になるにつれて、天の川のインベントリはさらに正確になり、非平衡効果を引き出すことができます。
ダーク ディスクがなくても、ダーク セクターが存在する可能性はあります。光セクターの粒子とは異なり、大量のエネルギーを放出する方法で相互作用したり結合したりしない粒子で構成する必要があります。暗黒物質の可能性は、その性質に関する実験的なヒントが驚くほどないことを考えると、事実上無限です。手がかりが不足していることが、ダーク ディスクが「すごかった」理由だと Hogg 氏は述べています。
