冷たい暗黒物質
すばる望遠鏡/国立天文台
宇宙は、少なくとも 2 種類の物質で構成されています。主に、天文学者が「バリオン」物質と呼ぶ、私たちが検出できる物質があります。それは測定可能な陽子と中性子でできているため、「普通の」物質と考えられています。バリオン物質には、星と銀河、およびそれらに含まれるすべてのオブジェクトが含まれます。
宇宙には、通常の観測手段では検出できない「もの」もあります。それでも、天文学者がバリオン物質に対する重力の影響を測定できるため、存在します。天文学者はこの物質を「暗黒物質」と呼んでいます。光を反射したり放出したりしません。この神秘的な形の物質は、宇宙について非常に多くのことを理解する上で、いくつかの大きな課題を提示します。137 億年ほど前の始まりにさかのぼります。
暗黒物質の発見
数十年前、天文学者は、星の自転などを説明するのに十分な質量が宇宙にないことを発見しました。 銀河 そして星団の動き。質量は、それが銀河であろうと星であろうと惑星であろうと、空間を通過する物体の動きに影響を与えます。たとえば、いくつかの銀河の回転方法から判断すると、どこかにもっと多くの質量があるように見えました。検出されていませんでした。星や星雲を使って銀河に特定の質量を割り当てるために彼らが集めた質量目録から、それはどういうわけか「欠けていた」のです。 ヴェラ・ルービン博士と彼女のチーム 彼らが銀河を観察していたとき、彼らは最初に予想された回転率 (それらの銀河の推定質量に基づく) と彼らが観察した実際の回転率との違いに気付きました.
研究者たちは、失われたすべての質量がどこに行ったのかを突き止めるために、より深く掘り下げ始めました。彼らは、おそらく私たちの物理学の理解、つまり 一般相対論 、欠陥がありましたが、他にも多くのことが足し合わされませんでした。そのため、彼らはおそらく塊がまだそこにあるが、単に見えないと判断しました.
重力理論の基本的な何かが欠けている可能性は依然としてありますが、2 番目の選択肢は物理学者にとってより受け入れやすいものでした。その啓示から、暗黒物質のアイデアが生まれました。銀河の周りには観測証拠があり、理論とモデルは、宇宙の形成初期に暗黒物質が関与していることを示しています。そのため、天文学者や宇宙学者は、それがそこにあることを知っていますが、それが何であるかはまだわかっていません.
コールド ダーク マター (CDM)
では、暗黒物質とは何でしょうか?現時点では、理論とモデルしかありません。それらは実際には、ホット ダーク マター (HDM)、ウォーム ダーク マター (WDM)、コールド ダーク マター (CDM) の 3 つの一般的なグループに分類できます。
3 つのうち、CDM は長い間、この宇宙で失われた質量の主な候補でした。一部の研究者は、3 種類の暗黒物質すべての側面が一緒に存在し、不足している質量の合計を構成するという組み合わせ理論を今でも支持しています。
CDM は暗黒物質の一種で、存在するとしても光速に比べてゆっくりと動きます。銀河の誕生以来、宇宙に存在していたと考えられており、銀河の成長と進化に影響を与えてきた可能性が非常に高い.最初の星の形成と同様に。天文学者と物理学者は、まだ検出されていないエキゾチックな粒子である可能性が最も高いと考えています。いくつかの非常に具体的なプロパティを持っている可能性が非常に高いです:
電磁力との相互作用を欠く必要があります。暗黒物質は暗いので、これはかなり明白です。したがって、電磁スペクトル内のどのような種類のエネルギーとも相互作用したり、反射したり、放射したりしません。
ただし、冷たい暗黒物質を構成する候補粒子は、重力場と相互作用する必要があることを考慮する必要があります。これを証明するために、天文学者は、銀河団に蓄積された暗黒物質が、たまたま通り過ぎた遠くの天体からの光に重力の影響を及ぼしていることに気付きました。このいわゆる 「重力レンズ効果」 何度も観測されています。
コールドダークマター天体の候補
冷たい暗黒物質のすべての基準を満たす既知の物質はありませんが、CDM を説明するために少なくとも 3 つの理論が進められています (存在する場合)。
現在、暗黒物質の謎にはまだ明らかな解決策がありません。天文学者は、これらのとらえどころのない粒子を探すための実験を計画し続けています。それらが何であるか、そしてそれらが宇宙全体にどのように分布しているかを理解するとき、彼らは宇宙に対する私たちの理解の別の章を解き放ったでしょう.