天文学者は「宇宙の最も初期の瞬間」から暗黒物質を測定します

私たちの宇宙には、科学の最大の未解決の謎の 1 つがねじ込まれています。 すべての暗黒物質はどこにありますか? 何 すべての暗黒物質ですか？

つまり、私たちはそれがそこにあることを知っています。

天の川を含む銀河は非常に急速に回転しているため、物理学では内部のすべてが馬のように外側に飛び出さなければならないと予測しています ヒンジのないメリーゴーランド. しかし、明らかに、それは起こっていません。 あなた、私、太陽と地球は安全に固定されています。 したがって、科学者たちは、おそらくハローのような形をした何かが銀河を取り囲み、銀河が崩壊するのを防ぐ必要があると理論付けています。

それらの境界を構成するものは何でも暗黒物質と呼ばれます。 私たちはそれを見ることができず、感じることができません。 ひとこと. それはとらえどころのないの縮図です。 私たちは暗黒物質が存在することだけを知っています。

物質自体を見たり触ったりすることはできませんが、専門家はそれが私たちの宇宙に及ぼす影響を特定する興味深い方法を持っています。 結局のところ、暗黒物質がどのように銀河をまとめているかに注目することで、暗黒物質の存在を最初に推測しました。

科学者たちはその原理を利用して、月曜日に暗黒物質に関する驚くべき新しい発見を発表しました。 ゆがんだ宇宙、ビッグバンの残骸、強力な天文学機器で構成されるツールキットを使用して、これまで研究されていなかったダークマター ハローの深宇宙ゾーンを検出しました。それぞれが太古の銀河の周りに位置し、楽しい生活から銀河を忠実に保護しています。 -ぐるぐる悪夢。

これらの渦によると、 Physical Review Lettersに掲載された発見に関する研究、 遡ります 120億年、ビッグバンから20億年弱。 これにより、人類がこれまでに研究した暗黒物質の輪の中で最も若いものになる可能性が非常に高く、宇宙論の次の章への序曲となる可能性がある、と著者は示唆している。

「その時代に新しい窓を開けたことをうれしく思います。 声明で述べた. 「120 億年前は状況が大きく異なっていました。現在よりも形成過程にある銀河が多く見られます。最初の銀河団も同様に形成され始めています。」

待って、ゆがんだ空間？ 宇宙の残骸？

はい、あなたはそれを正しく読みました。 説明しましょう。

1世紀以上前、アルバート・アインシュタインが有名な一般相対性理論を作り出したとき、彼が行った予測の1つは、膨大な量の物質から生じる超強力な重力場が文字通り空間と時間の構造、または時空の構造をゆがめるというものでした。 彼は正しいことが判明した。 今日、物理学者は、重力レンズと呼ばれる技術を利用して、非常に遠く離れた銀河や宇宙の他の現象を研究することで、この概念を利用しています。 こんな感じで動作します。

二つの銀河を想像してください。 銀河 A は背景にあり、B は前景にあります。

基本的に、銀河 A からの光が銀河 B を通過してあなたの目に到達するとき、そのルミネセンスは、暗いかどうかにかかわらず、B の物質によって歪められます。 これは科学者にとって朗報です。 拡大する 遠くの銀河、レンズのようなもの。

さらに、このライト ワープを使って、銀河 B を取り囲む暗黒物質の量を計算する一種の逆算があります。 多く 暗黒物質の 多く 目に見える物質 – 私たちが見ることができるもの – から予想されるよりも多くの歪み。 しかし、暗黒物質がそれほど多くない場合、歪みは予測にはるかに近くなります. このシステムはかなりうまく機能していますが、注意点があります。

標準的な重力レンズ効果では、最大で 80 億から 100 億光年離れた銀河の周りにある暗黒物質を研究者が特定することしかできません。

これは、宇宙を深く見るほど、可視光の解釈が難しくなり、最終的には人間の目にはまったく見えない赤外光に変わるからです. （それが理由です NASA のジェームズ ウェッブ宇宙望遠鏡 は大したことです。 これは、遠方の宇宙から発生する最も微弱で最も目に見えない光を捉える最善の方法です。) しかし、これが意味することは、暗黒物質研究の可視光の歪み信号が、特定のポイントを超えると、隠れたものを分析するのにあまりにも弱くなりすぎるということです.

宮武は回避策を思いつきました。

暗黒物質を検出するための標準的な光の歪みに気付くことはできないかもしれませんが、別の種類の歪みが見られるとしたらどうでしょうか? 結局のところ、ビッグバンから放出されたマイクロ波放射があります。 それは、正式には宇宙マイクロ波背景放射、またはCMB放射として知られているビッグバンの熱残骸です。

「遠方銀河の暗黒物質を見て？」 東京大学の宇宙学者であり、この研究の共著者である大内正已氏は、声明で次のように述べています。 「それはばかげた考えでした。誰もこれができることに気づいていませんでした。しかし、私が遠く離れた大きな銀河のサンプルについて話した後、広直が私のところに来て、これらの銀河の周りの暗黒物質をCMBで見ることができるかもしれないと言いました. ”

本質的に、宮武は暗黒物質が重力によって宇宙の最初の光をどのようにレンズ化したかを観察したかった.

ビッグバンのかけらを拾う

「ほとんどの研究者は、現在から 80 億年前までの暗黒物質の分布を測定するために源銀河を使用しています」と、東京大学の准教授で研究の共著者である張金祐一氏は声明で述べた。 「しかし、より遠いCMBを使用して暗黒物質を測定したため、過去をさらに遡ることができました。初めて、宇宙のほぼ初期の瞬間から暗黒物質を測定していました。」

彼らの結果に到達するために、新しい研究チームは最初に、スバル ハイパー シュプリーム カム サーベイによって行われた観測からデータを収集しました。

その結果、120 億年前にさかのぼることができる 150 万個のレンズ付き銀河 (仮説上の銀河 B の集まり) を特定することができました。 次に彼らは、ビッグバンのマイクロ波放射に関する欧州宇宙機関のプランク衛星からの情報を求めました。 すべてをまとめると、チームは、これらのレンズ銀河がマイクロ波を歪めたかどうか、またどのように歪めたかを知ることができました。

「この結果は、銀河とその進化、銀河の内部と周囲の暗黒物質、およびこの画像が時間とともにどのように進化するかについて、非常に一貫した図を示しています」と、プリンストン大学の天体物理学の教授であり、研究の共著者である Neta Bahcall は述べています。 、声明で述べた。

特に、研究者たちは、初期宇宙からの暗黒物質は、現在の物理モデルが示唆するほど塊状ではないように見えるという研究結果を強調しました。 結局のところ、このビットは、現在宇宙論について信じていること、主に Lambda-CDM モデルと呼ばれるものに根ざした定理を調整する可能性があります。

「私たちの発見はまだ不確かです」とミヤタケは言った。 「しかし、それが本当なら、時間をさかのぼるとモデル全体に​​欠陥があることが示唆されます。不確実性が減少した後も結果が保持される場合、洞察を提供する可能性のあるモデルの改善を示唆する可能性があるため、これはエキサイティングです。暗黒物質そのものの性質に。」

そして次に、研究チームは、ヴェラ C. ルービン天文台のレガシー サーベイ オブ スペース アンド タイムが保持する情報を利用して、さらに初期の宇宙領域を探索したいと考えています。

「LSSTにより、空の半分を観測することができます」とハリカネは言いました。 「130億年前の暗黒物質の分布が見えなかった理由はわかりません。」