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ダークマター

およそ30億年後、衝突する「銀河系」と「アンドロメダ星雲」は過去にニアミスも?ダークマター理論と矛盾

 銀河系に最も近い銀河

 地球の所属する太陽系...太陽系の所属する銀河系...。銀河系に最も近い銀河は何だろうか?

 それは、大マゼラン星雲(16万光年)、小マゼラン星雲(19万光年)である。どちらも銀河系の伴銀河だ。伴銀河とは、公転する銀河の組で、一方がもう一方に比べて極めて大きい時には、大きい方を「親銀河」、小さい方を伴銀河(または衛星銀河)と呼ぶ。両方が同じような大きさの時には、連星系を形成していると言う。

 独立した銀河となると、アンドロメダ銀河(約250万光年)が近い。アンドロメダ銀河は現在、毎時50万キロメートルの速度で、銀河系に近付いており、やがて衝突・合体すると考えられている。近付くにしたがって速度が増し、30億年程度で衝突、合体にいたる。


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宇宙ガンマ線背景放射では「ダークマター」の証拠発見されず?「エントロピック重力理論」に注目

 ダークマターの証拠未だ発見できず

 ダークマター(暗黒物質)とは、宇宙に存在すると考えられている、光などの電磁波で観測できない未知の物質を指す言葉である。2013年に公表された観測結果によると、宇宙全体のエネルギー密度のうちダークマターは約27%を占めている。さらにダークエネルギーと呼ばれる未知のエネルギーが約68%あり、私たちの知っている通常の物質は約5%でしかない。その正体はいまだ謎に包まれている。

 最有力候補とされているのが超対称性理論によって予言されているニュートラリーノという粒子。ニュートラリーノはマヨラナ粒子(粒子と反粒子が同一であるフェルミ粒子)であり、ニュートラリーノ同士が衝突・対消滅を起こして電子・陽電子対やガンマ線を生成する反応が起こっていると予測されている。

 今回、宇宙全体で観測される宇宙ガンマ線背景放射を分析したところ、それがダークマターのものであるという証拠が得られなかった。つまり、ニュートラリーノ同士が衝突・対消滅を起こして電子・陽電子対やガンマ線を生成している...という証拠は未だに観測されていない。


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何と本当はダークマターも重力も存在しないかもしれない? 「エントロピック重力理論」と観測データが一致!

ダークマター存在せず? - 「エントロピック重力理論」と観測データが一致

 「重力もダークマターも実在しない。幻想である」物理学者が宇宙の定義を完全に覆す理論を提唱している。科学革命が起きるのだろうか?

 ニュートンが万有引力の法則を見出して以来、“重力”は宇宙の厳然たる事実として誰もが受け入れてきた。しかし、ここにきて人類の世界観が大きく変わろうとしている。なんと、「重力もダークマターも実在しない」という驚愕の理論が実証されたという。

 ライデン天文台(オランダ)の天文学者マーゴット・ブラウワー氏らの研究チームは、宇宙における重力分布の測定データを分析し、「エントロピック重力理論(ヴァーリンデ理論)」と一致する結果を得たと報告した。


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反物質の謎に迫る観測成果!「反ヘリウム」を宇宙空間(ISS)で検出か?「反水素」の吸収線スペクトルを観測

 2種類の反物質を観測 謎は解けるか?

 反物質(antimatter)というと、質量とスピンが全く同じで、構成する素粒子の電荷などが全く逆の性質を持つ反粒子によって組成される物質。例えば、電子はマイナスの電荷を持つが、反電子(陽電子)はプラスの電荷を持つ。

 宇宙の誕生時、物質と反物質は同数あったと考えられる。しかし現在の宇宙には物質が大量にあり、反物質はほとんど存在しない。「消えた反物質」は物理学の謎で、物質と反物質には「電気以外に異なる性質がある」という説があるが、反物質は物質と触れると消滅するため検証が困難だった。

 また、物質と反物質が衝突すると対消滅を起こし、質量がエネルギーとなって放出される。これは反応前の物質・反物質そのものが完全になくなってしまい、消滅したそれらの質量に相当するエネルギーがそこに残る 。1gの質量は約 9×1013(90兆)ジュール のエネルギーに相当する。


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宇宙に存在する不思議な天体「99.99%がダークマターでできた銀河」発見!ダークマターの正体は?

宇宙は不思議で満ちている

 宇宙は不思議で満ち溢れている。まず、宇宙に果てがあるのかないのか、宇宙はどのような構造になっているのか分かっていない。

 宇宙には謎の天体や謎の現象がたくさんある。太陽が燃えている現象「核融合」。理屈は分かっているのだが、地球上ではなかなか再現できない。これができればエネルギー問題は解決するかもしれない。

 超新星爆発や、ブラックホール、本当にそんな質量になるのか?と思ってしまう白色矮星や中性子星、そして重力レンズ効果、ニュートリノや重力波が観測されたのも宇宙だ。


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銀河系の新しい質量は太陽7000億個分、暗黒物質が約9割と判明!新たな計測方法は球状星団の動き

世界人口の3分の1、天の川見られず

 天の川を見たことはあるだろうか?私がハッキリと天の川を見たのは、もう50年も前、両親の故郷である、四国、愛媛の今治で見た天の川であった。「この雲のように見える広がりが、星々の集まりであるのか...太陽はこのような天体の1つに過ぎないのだ」

 当時は街灯などほとんどない時代である。このとき初めて宇宙の広がりというものを感じた。その後数年、都会の喧騒を忘れて故郷に帰る、お盆の時だけ体験できる楽しみになった。だが、カエルの声だけはいつまでも鳴り響いていた。

 現代ではこれほどの暗闇にはめったに出会えない。世界の人口の8割以上が街の照明などで夜空が明るくなる「光害」の影響を受けており、約3分の1は「天の川」が肉眼で見られなくなっていることが欧米の研究チームの分析でわかった。


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自然界の第5の力、発見か?「ダークフォトン」を探す実験で、異常な放射性崩壊を発見!

 4つの力とは何か?

 自然界にたくさんある力はすべて、4種類の力のいずれかに分類することができる。その4つの力とは「重力」「電磁力」「弱い力」「強い力」である。それぞれの力には、その力を媒介する(伝える)粒子があり、それをゲージ粒子という。

 4つの力を説明していくと、まず「重力」は、あらゆる粒子に働く力である。日頃、私たちも重力の影響を受けているが、この力は、他の3つの力に比べて非常に弱いものだ。ニュートンの発見した「万有引力の法則」は、この重力の法則である。重力のゲージ粒子は、重力子(グラビトン)とされるが、これは未知の素粒子である。

 次に「電磁力」は、電気をおびた粒子に対して働く力である。原子同士を結んで分子をつくったり、原子核と電子を結びつけて原子をつくったりする。 マクスウェルの電磁気学は、この力を理論化したものだ。電磁力のゲージ粒子は、光子(フォトン)である。


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地球の周りには、フィラメント状にダークマターが存在する?シミュレーションで解明

 宇宙の大部分を構成するもの

 宇宙は何でできているかというと、そのほとんどはわかっていない…というのが実情だ。わかっているのは、我々が目視できる、わずか4.9%の物質だけである。

 宇宙は何でできているか、またその占める割合については、かつては光を含む電磁波による観測から求められていた。ところが、様々な研究を通じて必ずしも観測できるものだけが宇宙を構成しているとは考えられなくなった。

 やがて宇宙の成分は原子である物質ではなく、エネルギーの比で表されるようになり、むしろ未だ正体が判明しないダークマターとダークエネルギーとの割合が多数を占めるようになった。


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ダークマターの正体は中間子か?新理論で南部・湯川粒子と酷似するSIMP粒子

 ダークマター(暗黒物質)の正体に新説

 宇宙の80%を占める存在、ダークマターの正体は謎である。

 ダークマターの正体については、ブラックホールや惑星などの天体説、ニュートリノ、ニュートラリーノ、アキシオン、ミラーマター、グラビティーノなど様々な粒子説があげられている。 今回、東京大学国際高等研究所カブリ数物連携宇宙機構(Kavli IPMU)の研究チームが新しい説を提唱した。それはSIMPという粒子。

 これまで、ダークマター同士は互いをすり抜け反応しないと考えられていたが、SIMP粒子は、パイ中間子が相互作用するのと同種の強い相互作用をする。


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全天球のごく一部で、銀河団規模のダークマター(暗黒物質)が集中している場所を9ヶ所も発見!

 ダークマター(暗黒物質)とは何か?

 ダークマター(dark matter)とは、天文学的現象を説明するために考えだされた「質量は持つが、電磁相互作用をしないため光学的に直接観測できず、かつ色荷も持たない」とされる、仮説上の物質である。

 "銀河系内に遍く存在する"、"物質とはほとんど相互作用しない"などといった想定がされており、間接的にその存在を示唆する観測事実は増えているものの、構成素粒子などまだ不明な部分も多い。

 1986年に宇宙の大規模構造が発見された。このような構造を形成するための宇宙の物質の総量が見積もられたが、予想よりも質量が少ないため、この少なすぎる質量を補うものとして、暗黒物質(dark matter ダークマター )の存在が仮定された。その後、宇宙の加速膨張が発見され、さらにインフレーション理論の説明のためダークエネルギーの概念が導入された。


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かみのけ座銀河団中に800個以上の「超暗黒銀河」!ダークマター99%?謎の銀河

 謎の暗黒銀河が大量に発見される!

 ニューヨーク州立大学および国立天文台の研究者からなる研究チームは、すばる望遠鏡アーカイブデータを解析し、かみのけ座銀河団の中に854個もの「超暗黒銀河」が存在することを発見した。

 「超暗黒銀河」とは、ちょっと聞いたことのない銀河だが何だろうか?

 調べてみると、「暗黒銀河(Dark galaxy)」とは、恒星をほとんど、あるいは全く含まず、ダークマターにより支えられている銀河で、ガスや塵も含むと考えられている謎の銀河だ。

 最近まで、暗黒銀河の存在は確認されていなかった。ブラックホールと似て、暗黒銀河は星をほぼ含んでいないため、光をほとんど出さないからだ。長い間、暗黒銀河の存在を検証するための新技術の研究が続けられてきた。

 2012年7月 スイス・チューリッヒ工科大学の研究者の手で世界で初めて12個の暗黒銀河が発見された。その方法は、近傍にある明るいクエーサーからの紫外線によって、光る暗黒銀河のガスを観測する方法であった。


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天の川銀河の暗黒物質をガンマ線で探る!冷たい暗黒物質“WIMP”とは何か?

 宇宙は何でできているか?

 宇宙は何でできているかというと、そのほとんどはわかっていない…というのが実情だ。わかっているのは、我々が目視できる、わずか4.9%の物質だけである。

 宇宙は何でできているか、またその占める割合については、かつては光を含む電磁波による観測から求められていた。ところが、様々な研究を通じて必ずしも観測できるものだけが宇宙を構成しているとは考えられなくなった。

 やがて宇宙の成分は原子である物質ではなく、エネルギーの比で表されるようになり、むしろ未だ正体が判明しないダークマターとダークエネルギーとの割合が多数を占めるようになった。


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