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暗黒物質

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1: 2018/07/01(日) 10:06:12.53 ID:CAP_USER
今日の宇宙論では、宇宙に存在する全物質・エネルギーのうち約70% は「ダークエネルギー」と呼ばれる正体不明のエネルギーであり、約25% は「ダークマター」と呼ばれる正体不明の物質であるとされ、通常の物質の比率はわずか5% 程度に過ぎないと考えられている。

ダークエネルギーやダークマターは文字通り謎に包まれた存在だが、陽子や中性子などのバリオン粒子で構成されている通常物質についても、いまだ解明されていない謎が残っており、「行方不明のバリオン問題」などと呼ばれてきた。これは、観測データから推定される通常物質の存在量が、ビッグバン理論に基づいて宇宙誕生時に生成されたはずのバリオン粒子の数と大きく食い違うという問題である。

これまでの観測データから、銀河や銀河団などを構成している通常物質は宇宙誕生時に作られたバリオン粒子のうち10% 程度であり、60% 近い数のバリオン粒子は銀河間の広大な宇宙空間に拡散するガス状物質として存在していることがわかっていた。しかし、残りの30% 程度の通常物質については、どこにどのような状態で存在しているのかがはっきりしていなかった。

欧州、米国、メキシコ、アルゼンチンなどの天文学者による国際研究チームは今回、この行方不明の通常物質の所在を突き止めることができたと発表した。それによると、全宇宙の通常物資の約30% を占める行方不明のバリオンは、宇宙空間に広がった網目状のネットワーク構造中の「フィラメント部分」に存在していると考えられるという。

このネットワークは「宇宙の大規模構造」とも呼ばれ、希薄なガスでできたフィラメント状の網目によって、たくさんの銀河や銀河団などが互いに結びついている巨大な構造である。フィラメント部分に含まれているガスの温度は数千度から数百万度までと幅があり、このうち比較的温度の高い100万度くらいのガスは「中高温銀河間物質」 (WHIM:warm-hot intergalactic medium)と呼ばれている。

コロラド大学ボルダー校のMichael Shull氏らのグループは、2012年、このWHIMに行方不明のバリオンが存在しているという仮説を発表していた。

続きはソースで

図:40億光年先のクエーサーから届く強力なX線のスペクトル分析から、途中に存在している中高温銀河間物質(WHIM)に含まれている酸素を検出した。その存在量は「行方不明のバリオン」の量に一致した (出所:ESA)
https://news.mynavi.jp/article/20180629-657217/images/001l.jpg

https://news.mynavi.jp/article/20180629-657217/
images


引用元: 【宇宙】行方不明だったバリオン(宇宙の通常物質の1/3)を銀河間空間で発見

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1: 2018/05/07(月) 15:03:21.03 ID:CAP_USER
未知の重力源ダークマターの正体が原始ブラックホールである可能性について検討している、ハーバード・スミソニアン天体物理学センター(CfA)は、矮小銀河のハロー領域にある恒星を調査することで、「ダークマター=原始ブラックホール仮説」の妥当性を検証できる可能性があると発表した。

研究論文は、英国王立天文学会誌「王立天文学会月報(MNRAS)」に掲載された。

ダークマターは、宇宙の全質量・エネルギーの27% 程度、エネルギーを除いた全質量の84% 程度を占めているとされる未知の重力源である。
観測可能な天体からの重力だけでは説明がつかないさまざまな天文観測データから、電磁波による観測ではとらえることができない大量の重力源の存在が示唆されている。

ダークマターの正体については、「冷たいダークマター粒子」と呼ばれる未発見のエキゾチック粒子であるとする説などが有力視されているが、他にもさまざまな仮説が立てられている。
今回取り上げる原始ブラックホール説もそのひとつである。

ブラックホールは通常、大質量の恒星がその寿命を終えるときに重力崩壊を起こし、自らの重力によって中心部に向かって限りなく凝縮していくことで発生すると考えられている。
しかし、ブラックホールの中には、誕生後間もない初期の宇宙においてすでに存在していたものもあるとみられており、こうした原始ブラックホールは通常の恒星の進化プロセスの最後にできたとする説明では時間的なつじつまが合わない。

続きはソースで

画像:矮小銀河IC1613
https://news.mynavi.jp/article/20180507-626969/images/001.jpg

マイナビニュース
https://news.mynavi.jp/article/20180507-626969/
ダウンロード (1)


引用元: 【宇宙】ダークマターの正体が原始ブラックホールである可能性を検証 - ハーバード・スミソニアン天体物理学センター[05/07]

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1: 2018/04/14(土) 15:39:17.47 ID:CAP_USER
ダークマターとは宇宙空間の約25%を占める仮説上の物質であり、間接的に存在を示唆する観測結果は得られているものの、実際のところダークマターとは何であるのかは不明です。ダークマターの正体としてニュートリノなどが考えられていますが、「アクシオン」という仮説上の素粒子も候補の一つに挙げられています。そんなアクシオンを検出する最新機器の開発に研究者たちが成功したという報告が、Physical Review Lettersという物理専門雑誌に発表されました。

After 30 years of R&D, breakthrough announced in dark matter detection technology, definitive search to begin for axion particles | UW News
http://www.washington.edu/news/2018/04/09/admx-detection-technology/

アクシオンはもともと、素粒子物理学上の未解決問題である「強いCP問題」を解決する存在として期待されていた未発見の素粒子でしたが、研究が進むにつれてダークマターの候補としても注目を集めるようになりました。
そんなアクシオンの検出を目的としたThe Axion Dark Matter eXperiment(ADMX)は、30年以上にわたって研究開発が行われてきました。

ADMXはワシントン大学を拠点としてフェルミ国立加速器研究所が開発を行っているアクシオン検出器であり、超伝導磁石で覆われた地下に設置されています。アクシオンはほとんど物質と干渉することはないとされていますが、強い磁場と低温に調整されたADMX内でアクシオンが電磁波へと変換され、その時に放出される光子の周波数をADMXは検出できるそうです。

「AMラジオのようなものだと考えてもらって構いません」とワシントン大学のグレイ・リブカ准教授は語り、一定の周波数を探索するADMXの特性について説明しました。

続きはソースで

関連ソース画像
https://i.gzn.jp/img/2018/04/14/axion-particles-detection-technology/01_m.jpg

GIGAZINE
https://gigazine.net/news/20180414-axion-particles-detection-technology/
images (2)


引用元: 【物理学】ダークマターの正体かもしれない謎の粒子「アクシオン」を検出する最新機器の開発に成功[04/14]

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1: 2018/03/29(木) 13:49:28.98 ID:CAP_USER
【3月29日 AFP】
宇宙の4分の1を構成するとされ、目に見えず解明もほとんど進んでいない「暗黒物質」のない銀河の存在が28日、天文学者らによって初めて明らかにされた。

 英科学誌ネイチャー(Nature)に発表された論文は、今回の発見によって、銀河の形成方法に関するさまざまな仮説の見直し、あるいは大幅な修正が必要となる可能性があると指摘している。

 論文の共同執筆者であるカナダ・トロント大学(University of Toronto)の天文学者ロベルト・アブラハム(Roberto Abraham)氏はAFPの電話取材に応じ、「非常に奇妙」と述べ、「この大きさの銀河なら、通常の物質の30倍の暗黒物質があるはずだが、全くなかった」
「こんなことはありえない」と驚きの声を上げた。

 地球から約6500万光年離れた「NGC1052-DF2」、略して「DF2」銀河は、太陽系を含む天の川銀河(銀河系、Milky Way)とほぼ同じ大きさだが、恒星の数は1000分の1~100分の1しかないという。

 暗黒物質の存在は、暗黒物質の引力の影響を受ける天体の動きから推察される。

 論文の共同執筆者である独マックス・プランク天文学研究所(Max Planck Institute for Astronomy)のアリソン・メリット(Allison Merritt)氏は、「(暗黒物質は)すべての銀河に不可欠で、銀河をつなぎとめる接着剤、銀河が形成される際の足場と考えられてきた」と話す。

続きはソースで

(c)AFP

画像:ハッブル宇宙望遠鏡が捉えた「DF2」銀河。欧州宇宙機関提供。
http://afpbb.ismcdn.jp/mwimgs/3/0/700x460/img_30f231fbe25430df46e16cd640c7bfea96797.jpg

AFP
http://www.afpbb.com/articles/-/3169179
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引用元: 【宇宙】暗黒物質ない銀河、6500万光年先で「ありえない」発見「DF2」銀河[03/29]

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1: 2018/03/01(木) 05:17:59.27 ID:CAP_USER
国立天文台などの研究チームは、
宇宙空間を満たしているとされながら直接見ることのできない謎の暗黒物質=ダークマターの量を調べたところ、アインシュタインの一般相対性理論をもとに予測された値よりも少なかったと発表しました。
アインシュタインのこの理論は宇宙が膨張するスピードを説明する基本となるもので、研究グループでは今後、さらに観測範囲を広げ、理論を修正する必要がないか調べたいとしています。

宇宙全体の4分の1を占めるとされる謎の暗黒物質=ダークマターは、光を発しないため直接見ることはできませんが、質量があることから、重力を発生させ銀河系の形成や宇宙の膨張のスピードに影響を与えていると考えられています。

国立天文台の宮崎聡准教授らの研究チームは、ハワイにある「すばる望遠鏡」の特殊なカメラで、地球から見える宇宙の0.4%に当たる範囲で暗黒物質がどのように分布しているのかを調べました。

その結果、暗黒物質が特にたくさん集まっているとみられる場所が65か所見つかりました。

これは、宇宙が膨張するスピードを説明する基本となっているアインシュタインの一般相対性理論に基づく予測に比べ、2割ほど少ない数だということです。

宇宙は膨張し、そのスピードは速くなっているとされますが、暗黒物質の集まった場所が少ないことは、膨張のスピードがアインシュタインの理論をもとにした予測よりも速く物質がなかなか集まれなかった可能性を示すということです。

研究チームは今後、さらに観測範囲を広げ、理論を修正する必要がないか調べることにしています。

宮崎准教授は「宇宙を膨張させる力の正体や、アインシュタインの理論に修正の必要がないかわかってくると期待している」と話しています。

■暗黒物質と宇宙の膨張

暗黒物質は宇宙のあらゆる場所に存在すると考えられていますが、光を出さず、直接見ることも感じることもできない未知の物質です。

続きはソースで

NHKニュース
https://www3.nhk.or.jp/news/html/20180227/k10011345031000.html
ダウンロード (5)


引用元: 【物理学】アインシュタインの一般相対性理論の修正が必要か 暗黒物質の分布を調査[02/27]

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1: 2018/03/01(木) 10:33:24.05 ID:CAP_USER
【3月1日 AFP】
米アリゾナ州立大学(Arizona State University)などの天文学者チームは28日、宇宙がビッグバン(Big Bang)で誕生した直後に生まれた宇宙最古の星々「ファーストスター」に由来する電波を、史上初めて検出したと発表した。
この観測結果に科学界は騒然となっている。

 ファーストスターの痕跡検出に向けた取り組みは10年前から続けられてきたが、実際に観測できるのはまだ何年も先になると予想されていた。
観測結果は今後、別の実験によって裏づけられる必要があるが、一部からは既に、ノーベル賞を受賞した2015年の重力波検出以降で最大級の天文学的発見だとの声も上がっている。

 今回の発見は、宇宙の大部分を構成すると考えられている
謎の透明物質「暗黒物質(ダークマター)」の謎を解明する手がかりとなることも期待されている。

 検出されたのは、今から136億年前、ビッグバンによる宇宙誕生からわずか1億8000万年後にすでに活動を始めていたファーストスターの痕跡で・・・

続きはソースで

(c)AFP

図:宇宙で最初に誕生した恒星の想像図(2018年2月28日提供)。
http://afpbb.ismcdn.jp/mwimgs/b/d/700x460/img_bdfc7f7438aed291d400179e222bec48275447.jpg
図:宇宙の歴史を時系列で示した図。
図には、宇宙誕生から1億8000万年後に最初の恒星が生まれたとする米アリゾナ大学の研究結果が含まれている(2018年2月28日提供)。
http://afpbb.ismcdn.jp/mwimgs/5/3/1000x/img_53b58e39085449145f6704a133c83145203065.jpg

AFP
http://www.afpbb.com/articles/-/3164590
ダウンロード (1)


引用元: 【天文学】宇宙最初の星「ファーストスター」を初観測 米チーム発表に科学界沸く[03/01]

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