【解明・宇宙の仕組み】「不可解な暗黒物質」まとめ

下記番組のまとめを書きます。

放送局	ディスカバリーチャンネル
番組名	解明・宇宙の仕組み S5-7「不可解な暗黒物質」
原題	HOW THE UNIVERSE WORKS 「The Dark Matter Enigma」
放送日時	2017年

目的は、「見逃してしまった人に、概要だけでもお伝えすること」です。

タイトル一覧はこちらです。

導入部より引用

私たちが認識できるすべての物。人も街も夜空に輝く無数の星も原子で構成された物質でできています。

しかし宇宙には、それ以外の物質も存在します。目に見えない物質「ダークマター（＝暗黒物質）」です。このダークマターが宇宙創造の鍵を握っているかもしれません。

要点

・ダークマターを仮定するとビッグバンや天体の不可解な現象がいろいろ説明できる。
・相互作用するのでダークマターの別世界があるかもしれない。

詳細

■ 「ダークマター」が存在する根拠

・ダークマターによる重力を仮定することで天体の挙動がうまく説明できるから。
　・1930年代、フリッツ・ツビッキー（天文学者）がある銀河の速度が異常に速いにも関わらず銀河団から飛び出さないことを発見。
　・1970年代、ヴェラ・ルービンが銀河の内側と外側の公転速度が同じであることを発見。
　・宇宙には数億光年の長さに銀河が並んだ巨大な壁のような構造（グレートウォール）がいくつも存在する
　　・望遠鏡で過去の宇宙を見ると、ダークマターの見えない網目状の足場に引き寄せられるように形成されている

■ ダークマターの性質

・宇宙の物質のうち、ダークマターは84%、普通の物質は16%。

・正体についてはいろんな仮説がある
　・WIMP(Weakly Interacting Massive Particles) (重い粒子)が有力
　　・電磁気的な相互作用をほとんど起こさない
　　・WIMPを仮定してシミュレーションすると、実際の宇宙に似た宇宙ができる
　　　・現在の宇宙のダークマターの量とおおまかに一致する
　・ダークマターにも複数種の粒子があるのかもしれない

・宇宙の形成に欠かせない役割
　・ビッグバンから間もない頃は普通の物質よりも先にダークマターが存在した？
　・その頃は宇宙の密度が高くてダークマターどうしが衝突し、エネルギーと普通の物質の粒子が放出されたのかも
　・今では宇宙が十分大きくなったのでダークマターどうしは衝突しない
　・計算によると、ビッグバン後、今わかっている時間で天体が形成されるには、ガスの質量だけでは重力が足りない。それがダークマターによる重力かも。
　・「ダークスター」が存在する？
　　・普通の物質でできた恒星だが燃料はダークマター
　　・崩壊すると超巨大ブラックホールになる
　　・次世代の望遠鏡で発見できるかも

・光には反応しない。重力には反応する。

・相互作用する
　・2012年、チャンドラーX線観測衛星によって2つの銀河団の衝突を観測。
　　・ダークマターどうしが相互作用した可能性を示唆する観測結果が得られた。
　　　・ダークマターでできた惑星や生命、ダークな電磁波も存在する？

・天の川銀河のダークマターは円盤状になっているとしたら？
　・すると太陽系はダークマターによって公転しながら揺さぶられる。それによって彗星が地球に降ってきて大量絶滅したり火山活動が活発になったりするのかも。