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謎の解明に一歩…暗黒物質はサイズに関係なく同じ動作をする| Business Insider Japan

コンピュータシミュレーションにより作成された暗黒物質の分布。 右は暗黒物質ハロー。 左の図で点のように見えるのは、地球サイズの暗黒物質のハロー

J. Wang、S. Bose / CfA

  • 暗黒物質は宇宙の物質の85%を占めると考えられている。 しかし、光との相互作用を起こさないために、これまで観測されたのは、でなく、研究は難しい。
  • ハーバードスミソニアン天体物理学センターの研究者などで構成されたチームは、シミュレーションモデルを作成し暗黒物質ハローのサ​​イズにかかわらず、その構造は、一貫性があることを明らかにした。
  • 小さな暗黒物質ハロー発見するのは難しい、ガンマ線望遠鏡を使えば発見することができると信じている。

暗黒物質(ダークマター)は、骨格のように、宇宙を形成している。

把握することが難しいこの物質は、宇宙のすべての物質の85%を占めると考えられている。 暗黒物質の重力が惑星、恒星、銀河などの目に見える物体に及ぼす影響を観測することができる。 しかし、ダークと呼ばれるのには理由が光と相互作用を起こさないため、現代の観測技術では見られないものである。

もし暗黒物質を見ることができている場合、どのように見えるか。 ハーバードスミソニアン天体物理学センターの研究者などで構成されたチームは、暗黒物質を含む宇宙の物質の構成を模倣した複雑なシミュレーションモデルを作成した。 これはビッグバンから現在に至るまでの宇宙暗黒物質としてモデル化したシミュレーションと研究者は述べた。

このシミュレーションでは暗黒物質が宇宙でどのように分布しているかどうかを視覚的に表現された。 「宇宙の蜘蛛の巣(cosmic web)」として知られている構造である。 下の図は、暗黒物質がハローと呼ばれる塊を形成し、それらの長いフィラメント(糸のようなもの)に接続されている様子が示されている。 このフィラメントに沿ってガスがハロー中心に流れて集まったガスによって星や銀河が形成されると考えられている。 自動車が高速道路を介し都市に集まっていくのである。

「宇宙のクモの巣」という暗黒物質の分布のコンピュータシミュレーション。 画像全体に散らばっている黒い点は暗黒物質ハローを示している。

J. Wang; S. Bose / CfA

暗黒物質とは何ができるか確かなことは誰も知らない。 当然、その数は、シミュレーションモデルの作成に当たっては障害される。 だから研究チームは、暗黒物質に関する最も一般的な理論に基づいてモデルを作成した。 それはプロトンの100倍の質量を持って相互作用が弱い粒子(WIMPs:weakly interacting massive particles)で構成されているものである。

シミュレーションにより、「宇宙のクモの巣」をよく構想されたものに加えて、暗黒物質の普遍的な特性と考えられる現象発見も続いた。 つまり、暗黒物質が継続的に同じハローを形成しているということだ。 すべてのヘルロウンサイズに関係なく中心部の密度が最も高く、端に行くほど密度が低くなる構造を有している。

「このようなハロー異なる時代には、他の過程を経て形成された、すべての予測可能な普遍的な行動を見せている “

Business Insiderこう言ったのは、ネイチャーに掲載された論文の共著者である小スナック・ボス(Sownak Bose)である。

研究チームがシミュレーションしたハローには地球と似たような質量の太陽の1000兆倍の質量のものまである。 また、すべての銀河ハローに囲まれていて、銀河の目に見える物質の10倍から100倍の質量を持つ告げる。

ボーズによると、それぞれのハロー質量は大きな幅があるにもかかわらず、驚くべき一貫性があるという。 「太陽の数百万倍の質量を持つ銀河と地球と同じ質量で太陽の100万分の1の大きさのハロー画像を比較しても言うことができないだろう」とボスはプレスリリースした。

検出可能なガンマ線ハローから放出される可能性

この新しいシミュレーションは検出可能な物質を取り囲んでいない小さな暗黒物質ハローを照明した。 大型ハロー取り巻く銀河を観測することにより、間接的に研究することができますが、小さなハローを見つけるには、WIMPが衝突する際の「暗黒物質のサラ」によって放出されるエネルギーを検出する必要がある。

WIMPハローの中心部近くにぶつかる場合、ガンマ線爆発が発生する。 研究者は、ガンマ線望遠鏡がこれを検出することができるものと考えているが、まだ誰も暗黒物質の大消滅によるガンマ線爆発を検出したことはない

「暗黒物質の大消滅を観察する小さな暗黒物質ハローを見つける唯一の方法である」とボスは言った。

フェルミガンマ線宇宙望遠鏡の観測に基づいて作られたガンマ線スカイマップ。

フェルミガンマ線宇宙望遠鏡の観測に基づいて作られたガンマ線スカイマップ。

NASA / DOE / Fermi LATコラボレーション

小規模ヘルロウンビッグバン薄くもない宇宙の密度が高かった頃に形成されたために、大規模なハローより密度が少なくとも2〜3倍大きい。 つまり、小規模ハロー中心部では、よりWIMP衝突が起きており、ガンマ線望遠鏡を利用して、暗黒物質を発見する機会があると考えられる。

今回のシミュレーションを通じた発見で、元の暗黒物質がなぜハローを形成したのか、そしてどのように相互作用するかという疑問が沸いてくるとボスは言った。

「今まで不可能だった、暗黒物質の性質のために必要であり深い質問を投げかけることができるようになる “

[実物:[실물:新しいシミュレーションは、私たちが見ることができる場合暗黒物質がどのように見える示しています:宇宙のすべての銀河を取り巻く巨大なハロー]

(翻訳:中田富美子編集:Toshihiko Inoue)

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Omori Yoshiaki

ミュージックホリック。フードエバンジェリスト。学生。認定エクスプローラー。受賞歴のあるウェブエキスパート。」

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