AI によるダーク ドワーフの描写。 私たちの太陽のような星は核融合によって動かされていますが、「暗黒矮星」と呼ばれる奇妙なタイプの星は、実際にはとらえどころのない暗黒物質によって動かされている可能性があります。
これは天体物理学における大胆な新しいアイデアであり、宇宙を現在よりもさらに興味深いものにするでしょう。しかし、問題が 1 つだけあります。ダーク ドワーフをまだ見ていないということです。
私たちの宇宙は何でできていますか?
大まかに言えば、宇宙は主に 3 つのもので構成されています。通常の物質 (私たちの周りに見えるすべてのもの、惑星、星)、暗黒物質、暗黒エネルギーです。普通の物質は宇宙にあるすべてのもののわずか 5% であり、残りは… まあ、それが何であるかは実際にはわかりません。
「宇宙の25%は、光を発しない一種の物質で構成されているため、私たちの目や望遠鏡では見えないと考えられています。私たちはそれを重力の影響によってのみ検出します。それが、私たちがそれを暗黒物質と呼ぶ理由です」と、ハワイ大学の物理学教授であり、研究著者の一人であるジェレミー・サクスタインは説明する。
何十年にもわたる調査にもかかわらず、暗黒物質が正確に何なのかについてはほとんど解明されていません。現在、サクスタインと同僚は大胆な仮説を立てています。褐色矮星の心臓の中に暗黒物質が隠れているのが見つかるかもしれないというものです。
物質は宇宙を構成するものの比較的小さな部分にすぎません。 考え方を簡単に言うと、褐色矮星は星のように形成されますが、その核は水素核融合を維持できるほど熱くなることはありません。時間が経つと冷めてしまいます。これまでのところ、新しいことは何もありません。
しかし、暗黒物質が密集している領域（たとえば銀河の中心など）では、これらの粒子が矮星の重力によって捕らえられる可能性があります。十分な量の暗黒物質が蓄積すると、粒子が衝突して消滅し、エネルギーが放出されます。その熱によりドワーフが完全に冷えるのを防ぎます。最終的には、暗黒物質のみを動力源とする安定状態に達します。
研究者らはこれらの天体を「暗黒矮星」と呼んでいます。彼らは星とは違いますが、完全に死んでいるわけではありません。それらはその中間にあるものです。そして、一度形成されると、宇宙の年齢よりも長く存続する可能性があります。
「これらの天体は、暗黒小人になるのに役立つ暗黒物質を集めます。周囲に暗黒物質が多ければ多いほど、より多くの物体を捕捉できるようになります」とサクスタイン氏は説明する。 「そして、より多くの暗黒物質が星の内部に到達すればするほど、その消滅によってより多くのエネルギーが生成されるでしょう。」
しかし、どうやって見つければいいのでしょうか?
これは美しいアイデアですが、リチャード・ファインマンがかつて言ったように、アイデアがどれほど美しいかは問題ではありません。実験に耐える必要があります。このような物体はこれまで見たことがありません。どうすれば見つけられるでしょうか?
奇妙なことに、答えはリチウムです。
通常の星では、リチウムは持続しません。猛暑で燃え尽きてしまいます。しかし、暗黒矮星の場合、たとえその天体が標準的な物理学によればリチウムを破壊するほど十分に巨大だったとしても、内部温度はより低いはずだ。したがって、天文学者が銀河の中心近くでまだ重い古い天体を見つけた場合、 元のリチウムが含まれているため、それが証拠となる可能性があります。
ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡のようなツールは、すでにこの痕跡を検出できるかもしれません。しかし、サクスタイン氏によれば、別の可能性もあるとのことです。「もう一つできることは、天体の母集団全体を調べて、統計的な方法で、それが暗黒小人の部分母集団を持つことによってより適切に記述されるかどうかを問うことです。」
暗黒小人を見つけるのは簡単ではありません。しかし、もし存在するのであれば、努力する価値はあります。これは単に新しいタイプの星を見つけるということではなく、宇宙最大のパズルの 1 つを解く手がかりを見つけることでもあります。暗黒矮星は、暗黒物質の性質と起源についてのさまざまな仮説を検証できる宇宙実験室として機能する可能性があります。彼らは物理学全体における最も暗い謎の 1 つを解明する可能性があります。
この研究はプレプリント サーバー arXiv で入手でき、Journal of Cosmology and Astroparticle Physics に掲載される予定です。 .
