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宇宙は将来どうなるのか?現在、多くの観測結果から宇宙が膨張していることは明らかである。だが、このまま膨張し続けるのか、ある時期に膨張が止まり収縮に転じるのかはわかっていない。

その鍵をにぎるのが宇宙を構成する物質である。宇宙には光を放出し、目で確認できる物質は5%程度しかない。25%がダークマターと呼ばれる光を放出しない見えない物質。70%がダークエネルギーという存在である。

このダークマターとダークエネルギーの正体はまだわかっておらず。現在、宇宙の重要な研究テーマになっている。

 発見されたリング状のダークマター NASA

ダークマターは目に見えないが、その重力で背後からの光がゆがんで見える「重力レンズ効果」で間接的に存在が確認できる

ダークマターは銀河や銀河団の近くに観測され、銀河や銀河団の形成に重要な働きがあると考えられていた。今回発見されたのはリング状のダークマターで銀河団や銀河などからはなれ、独自の構造を形成しているのが初めて発見された。

今回は「ダークマター」「ダークエネルギー」とは何か調べたい。(参考HP Wikipedia)


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暗黒物質:巨大リングを銀河団内で発見 NASA発表


宇宙に膨大に存在するなぞの物質「ダークマター(暗黒物質)」が形成する直径約260万光年のリング状構造を、地球から約50億光年離れた銀河団内で米欧などの研究チームが発見した。米航空宇宙局(NASA)が15日発表した。約10億〜20億年前に二つの巨大な銀河団が衝突してできたと推定されている。

暗黒物質のリングが見つかったのは銀河団「CI0024+17」。内部の暗黒物質の分布を調べるため、04年11月にハッブル宇宙望遠鏡で観測したデータを米ジョンズ・ホプキンス大の研究者らが解析したところ偶然発見されたという。

研究チームは「銀河団内のガスや銀河などから独立して、暗黒物質が独自の構造を形成しているのを発見したのは今回が初めて」と説明している。

暗黒物質の質量は宇宙全体の2割を超え、通常の物質の6倍近い。目に見えないが、その重力で背後からの光がゆがんで見える「重力レンズ効果」で間接的に存在が確認できる。(毎日新聞 2007年5月16日)

今回明らかになったダークマターの分布が、目に見える銀河の分布とほぼ同じである点だ。銀河は、まさにダークマターの密度が大きくなっている領域に集中して存在している。銀河や大規模構造は物質が重力で集まることで形成されるが、「目に見える物質」だけを想定すると、現実よりも時間がかかってしまう。そのため、まずダークマターのかたまりが存在して、そこに「見える物質」が引き寄せられたとするモデルが有力視されていた。今回の観測結果は、このモデルを強く裏付けるものといえる。 

ダークマターとは何か?


ダークマター(dark matter)とは暗黒物質ともいう。暗黒物質とは、宇宙にある星間物質のうち、自力で光っていないか光を反射しないために光学的には観測できない物質のことである。宇宙の質量の4分の1近くを占める。

暗黒物質の正体

ダークマターの正体はまだわかっていない。しかしいくつか候補があげられている。
ニュートリノ  ニュートラリーノ  ブラックホール 白色矮星 中性子星  惑星 など

どうやってダークマターを観測するか?

宇宙空間に暗黒物質が存在するとその質量により光が曲げられ、背後にある銀河などの形が歪んで見える重力レンズ効果が起こる。

重力レンズによりダークマターの存在がわかる。

重力レンズはこちら → http://blog.goo.ne.jp/liberty7jp/d/20070110

ダークエネルギーとは何か?


ダークエネルギー (dark energy) とは、宇宙全体に広がって負の圧力を持ち、実質的に「反発する重力」としての効果を及ぼしている仮想的なエネルギーである。宇宙論研究者のマイケル・ターナーが最初に作った言葉であるとされる。

現在観測されている宇宙の加速膨張や、宇宙の大半の質量が正体不明であるという観測事実を説明するために、宇宙論の標準的な理論(ロバートソン-ウォーカー計量)にダークエネルギーを加えるのが現在最もポピュラーな手法である。

この新しい宇宙論の標準モデルをΛ-CDMモデルと呼ぶ。現在提案されている2つのダークエネルギーの形態としては、宇宙定数とクインテセンス (quintessence) がある。

前者は静的であり後者は動的である。この二つを区別するためには、宇宙膨張を高い精度で測定し、膨張速度が時間とともにどのように変化しているかを調べる必要がある。このような高精度の観測を行うことは観測的宇宙論の主要な研究課題の一つである。

ダークエネルギーには互いに反発する性質があるため、宇宙膨張を加速する原因となりうる。これは物質優勢の宇宙という伝統的な描像で膨張の減速が起こると予想されているのとは対照的である。宇宙の加速膨張は多くの遠方の超新星の観測から示唆されている。

宇宙の全エネルギー密度の研究からも別の議論がもたらされている。理論的・観測的研究から、宇宙の全エネルギー密度は宇宙がちょうど平坦になる(すなわち、一般相対性理論で定義される時空の曲率が大きなスケールで 0 になる)ような臨界密度に非常に近いことが昔から知られている。

特殊相対性理論の E = mc2 から)エネルギーは質量と等価なので、これは通常、宇宙が平坦になるのに必要な臨界質量密度と呼ばれる。光を放出する通常の物質の観測からは、必要な質量密度の2-5%しか説明できない。

この足りない質量を補うために、ダークマターと呼ばれる目に見える光を放出しない物質の存在が長い間仮定されてきた。しかし、1990年代に行われた銀河や銀河団の観測で、ダークマターをもってしても臨界質量密度の25%しか説明できないことが強く示唆された。もしダークエネルギーが臨界エネルギー密度の残りの約70%を補えば、全エネルギー密度は宇宙が平坦であるのに必要な量と矛盾しなくなる。

もしも仮想的なダークエネルギーが宇宙のエネルギーバランスにおいて支配的であり続けるなら、現在の宇宙膨張は加速し続け、ついにはドジッター宇宙として知られる文字通り指数関数的な膨張となる。

あるいは、ダークエネルギーは一定ではなく、時間とともに増えているかもしれない。「幽霊エネルギー (phantom energy)」と呼ばれるこのシナリオでは、宇宙に存在する全てのものは原子に分解され、最後にはビッグリップによって吹き飛ばされてしまい、構造のない空っぽの宇宙が残される。

最終的にはダークエネルギーは時間とともに散逸し、宇宙は互いに引き合うようになるかもしれない。このような不確定性があるために、やはり重力が宇宙を支配し、やがては宇宙が自ら潰れるビッグクランチに至るという可能性も残されている。しかしこれは一般的には最も可能性の低いシナリオだと考えられている。(出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』) 
 

宇宙を支配する暗黒物質(ダークマター)とは何か!?―人類起源から量子論まで、解かれざる謎に最新科学が挑む

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