暗黒物質

直接見たり検出したりするよりも大量の物質が 宇宙 に存在することは、現代の物理学者の興味をそそります。ここ数十年間に行われた測定によると、宇宙に含まれる全物質のうち、望遠鏡で観測できる発光体はわずか 15% しかありません。残りの 85% は不特定の性質の物質で構成されているようで、その主な特徴は光を吸収、発光、反射できないことです。知られている限り、この物質と安全に可能な唯一の相互作用は重力によるものです。このような特性のため、宇宙の物質内容の大部分を 暗黒物質 と呼ぶのが慣例であり、これは発光物質に対する重力の影響の認識によってのみ知られています。

太陽系 の惑星の動きと同様に、銀河に存在する星やガス雲はその中心を周回し、外部の観測者から見ると 銀河 全体が回転運動をしているように見えます。この動きは、銀河内の物質の重力によるものです。同様のことが銀河団の内部でも起こり、銀河団に含まれるすべての物質の重力相互作用の結果、銀河団の質量中心の周りの軌道を移動します。

銀河または銀河団内のすべての発光物質の質量が測定されると、力学方程式により、銀河または銀河団の各領域の予測速度を精度よく計算できます。一方、逆の方法も適用されます。つまり、銀河または銀河団の構成要素の動きを研究することによって、問題の銀河または銀河団の総質量の適切な推定値を得ることができます。驚くべきことに、私たちが見ているのは、両方の方法の結果が矛盾しているということです。すでに行われたすべての観測において、構成要素の速度は常に、発光物質の質量から計算される速度よりもはるかに大きいのです。直接的な結論は、銀河や銀河団には測定できる以上の質量があるということです。したがって、質量は非発光物質、暗黒物質から生じます。

同様の推論により、スイスの天文学者フリッツ ツヴィッキー (1898-1974) は、1933 年にカベレイラ デ ベレニス銀河団を調べたときに、暗黒物質の存在を初めて推測しました。ツヴィッキーは、銀河の動きの研究から、銀河団の質量を推定しました。計算された発光物質の質量の 400 倍の値です。現在、その値はより正確なデータによって修正されていますが、光の質量に比べて銀河の質量が過剰であることは依然として明らかです。たとえば、 天の川銀河 では、暗黒物質はすべての星とガス雲を合わせた質量よりも 10 倍大きいです。

現在の取り組みは、暗黒物質とは何かを解明することに向けられています。その一部は ブラック ホール 、褐色矮星、または惑星に対応する可能性があるという示唆があります。しかし、私たちの銀河系では、そのような天体が占める質量は 2% 未満であることが知られています。暗黒物質の大部分を説明するには、通常の物質とはまったく異質な粒子の存在を想像する必要がありますが、その理論はまだ開発が必要です。どのような道であれ、これは 21 世紀の科学における大きな課題の 1 つとなるでしょう。

参考文献:

ケルン。暗黒物質。 < https://home.cern/about/physics/dark-matter > から入手できます。 1月31日にアクセスしました。 2018年。

CHOUDHURI、AR 物理学者のための天体物理学。ケンブリッジ：ケンブリッジ大学出版局、2010 年。 336-339。

ノーザンテリトリーREDD ダークマターとは何ですか? < https://www.space.com/20930-dark-matter.html > から入手できます。 1月31日にアクセスしました。 2018年。