宇宙にはダークマターほど混乱を招くものはほとんどありません。ダークマターとは、銀河に存在するもののほとんどを構成すると考えられている目に見えないエキゾチックな「物質」のことです。
理論は次のようになります。物理学に関する私たちの現在の理解と、私たちが宇宙で見ているものを調和させるには、私たちには見えない膨大な量の物質が存在する必要があります。科学者たちは、この「失われた物質」が及ぼす重力の影響によるものであると確信しているが、科学者たちはそれを直接検出することはできず、暗黒物質がどのように宇宙を占めるのかを間接的に推測するしかなかった。
ダークマターが最初に理論化されてから1世紀後、日本の天体物理学者は、天の川銀河の中心近くの領域で、ダークマターの存在を示す最初の直接的な証拠、つまりハローのようなパターンで伸びるガンマ線を発見したかもしれないと述べた。
「もちろんとても興奮しています！」東京大学天文学部教授の戸谷友則氏はNBCニュースに電子メールで語った。 「テーマを探るという目的で研究を始めましたが、成功する確率は宝くじに当たるようなものだと思っていました。」
暗黒物質を最初に検出したという戸谷氏の主張は非常に突飛なため、すべての専門家がそれを信じているわけではない。しかし火曜日に発表された調査結果は 宇宙論と天体物理学ジャーナルこれらは、暗黒物質の野生の狩りと、宇宙でまだ見ぬ何かを探す難しさについての洞察を提供します。
主題は宇宙の約 27% を占めると考えられていますが、人、日常の物体、星や惑星などのありふれた物質はわずか 5% です。 NASAによると。 (残りはダークエネルギーと呼ばれる同様に神秘的な要素で構成されています。)
戸谷氏の研究は、天の川銀河の中心を狙ったNASAのフェルミ・ガンマ線宇宙望遠鏡からの観測を利用した。この望遠鏡は、ガンマ線と呼ばれる一種の強力な電磁放射線を検出するように設計されています。
暗黒物質は、1930 年代にスイスの天文学者フリッツ ツヴィッキーによって初めて提案されました。彼は、大昏睡銀河団内の星の質量と運動を測定中に異常に遭遇しました。銀河の移動が彼の計算には速すぎたので、銀河団から逃れる代わりに、どういうわけか結合してしまいました。
その結果得られた理論は、物質の実に奇妙な形態を提案しました。暗黒物質は光を放出、吸収、反射しないため、見ることができません。ただし、それは理論的には 質量を持ち、宇宙の物理空間を占有しているため、その存在は宇宙全体にわたる重力の影響に基づいて推測できます。
暗黒物質を説明するにはさまざまなモデルがありますが、科学者たちは、この謎の物質は、私たちが知っている通常の物質とは異なる動作をするエキゾチックな粒子で構成されていると考えています。
一般的な考え方では、暗黒物質は通常の物質とはほとんど相互作用しない WIMP (「弱く相互作用する大質量粒子」の略) と呼ばれる仮説上の粒子で構成されていると考えられています。しかし、2 つの WIMP が衝突すると、互いに消滅し、強力なガンマ線を放つ可能性があります。
天文学者であり天体物理学者である戸谷氏は、研究の中で、天の川全体の明るさの100万分の1に相当する強力なガンマ線の放出を発見した。ガンマ線はまた、後光のようなパターンで空の広い範囲に広がっているように見えました。放射が単一の発生源から集中している場合、暗黒物質を伝播するのではなく、ブラック ホール、星、またはその他の宇宙物体がガンマ線の原因である可能性があることが示唆される可能性があります。
「私の知る限り、宇宙線や恒星に由来する他の事象は、今回観測されたものと同様の球面対称で独特のエネルギースペクトルを示すものはありません」と戸谷氏は述べた。
しかし、この研究に関与していない一部の科学者はこの発見に懐疑的だった。
ジョンズ・ホプキンス大学物理学・天文学部のデビッド・カプラン教授は、ガンマ線についてはほとんどわかっていないため、放出を追跡して暗黒物質粒子まで遡るのは困難だと述べた。
「宇宙でガンマ線を生成できるものをすべて知っているわけではない」とカプラン氏は述べ、これらの高エネルギー放出は、通常の物質を吸い込み、激しい物質ジェットを噴出する中性子星やブラックホールの高速回転によって生成される可能性があると付け加えた。
スタンフォード大学 SLAC 国立加速器研究所のスタッフ科学者であるエリック・チャールズ氏によると、異常なガンマ線放出が検出された場合でも、有意義な結論を引き出すことは困難です。
「私たちが理解していない詳細はたくさんあり、銀河に関連する空の大部分から大量のガンマ線が観測されており、そこで何が起こっているのかを説明するのは非常に困難です」と彼は言う。
ボストン大学の天文学・物理学科の助教授ディロン・プルーイット氏は、研究で説明されたガンマ線信号とハローのような構造は「モデル化が非常に難しい」空の領域にあると述べた。
「したがって、いかなる申し立ても細心の注意を払って取り扱う必要がある」とプルイット氏はNBCニュースへの電子メールで述べた。 「そしてもちろん、異常な主張には異常な証拠が必要です。」
カプラン氏は、この研究は「興味深い」もので「追跡調査する価値がある」と述べたが、追跡調査で発見が裏付けられるかどうかは完全には自信がないと述べた。しかし、近い将来、科学者たちが暗黒物質の存在を直接確認するだろうと彼は信じている。
「それは本当に宇宙を支配するように見えるので、完全なゲームチェンジャーになるだろう」と彼は言った。 「それは銀河の形成、ひいては星や惑星、そして私たちの形成を説明しており、宇宙がどのようにしてできたのかを理解する上で重要な部分を占めています。」
トタニエ氏は、自分の主張を証明するか反証するにはさらなる研究が必要だと述べた。
同氏は、「事実であれば、結果は非常に大きな影響を与えることになるため、コミュニティの研究者らはその妥当性を慎重に精査することになるだろう」と述べた。 「私は自分の発見に自信を持っていますが、他の独立した研究者がこれらの結果を再現してくれることを願っています。」
