インスタントエキスパート: ダークフローの解明

宇宙の不思議さが十分でないかのように、科学者たちは最近、数千の銀河からなる宇宙最大の既知の構造である銀河団全体が同じ領域に向かって移動していることを発見しました。そして、どのような謎の現象がそれらを引き寄せているのかはわかりません。それが何であれ、それは巨大です。これまでのところ、宇宙学者の最善の推測は、目に見える宇宙の向こう側からの重力によるものだということです。NASAの科学者アレクサンダー・カシュリンスキーと研究チームは昨年、「ダークフロー」と呼ばれる謎の動きを発見しました。ダークフローは、ダークマターやダークエネルギーなど、他の宇宙論の謎に加わります。これらの謎はどれも、重力と宇宙自体の仕組みに関する現在の最良の理論であるアインシュタインの一般相対性理論では簡単に説明できません。これらの謎を1つでも解くと、物理学をひっくり返す可能性があります。

即博士号取得

必須の専門用語

目に見える宇宙:ビッグバン後の最初の 38 万年間は、生成された光子はすぐに再吸収され、つまり宇宙には光がなかったということです。光が人間に届くまでには一定の時間がかかることから、この 38 万年という期間が、私たちが見ることができる過去、つまり宇宙のどこまで見ることができるかを決める壁となります。目に見える宇宙の向こう側を直接観察することはおそらく不可能ですが、ダークフローのような現象は、非常に遠くにある構造が目に見える宇宙に与える影響を示す可能性があり、宇宙の外側にあるものを再構築するのに役立ちます。

魅力的な統計

465 億光年:カシュリンスキーの言うことが正しければ、暗黒流の発生源は地球から少なくともそのくらいの距離にある。これまで観測された最も遠い物体は、130 億光年離れた死にゆく恒星からのガンマ線バーストだった。

次は何か

科学者たちは、すべての銀河団がダークフローの影響を受けるかどうか解明しようとしている。もしそうなら、その原因は宇宙の始まりにまで遡ることがわかり、目に見えない何かが目に見えるものすべてに重力を及ぼしているという理論に信憑性を与えることになる。

ダークフローを見つける方法

アレクサンダー・カシュリンスキーと彼のNASAチームは、宇宙マイクロ波背景放射（CMB）を研究することでダークフローを発見した。CMBはビッグバンから生まれた電磁放射で、既知の宇宙のすべてを均一な静電気の層のように覆っている。銀河団（何千もの銀河の集まり）が宇宙を移動するとき、高エネルギー電子も一緒に引きずられる。これらがCMB放射を散乱させ、船の航跡が湖をかき乱すようにCMB放射をかき乱す。このかき乱しを探すことで、カシュリンスキーのチームは研究したすべての銀河団が一点に向かって動いている証拠を見つけた。この大きな動きを引き起こすものは何も見えないため、可視宇宙の端の向こうに非常に巨大な構造が潜んでいて、その重力で銀河を引き寄せていることを示唆しているのかもしれない。

では、この目に見えない巨大なものはどこにあるのだろうか。最新の宇宙論モデルでは、宇宙は無限であり、私たちが見ることができるのはほんの一部に過ぎないとする傾向がある。ダークフローは、太陽系から直接観測できる範囲の外側に、他に何があるかについての最初のヒントを与えてくれる。しかし、ダークフローの発生源は少なくとも465億光年離れており、私たちが観測できる範囲をはるかに超えているため、それ以上のことを知るのは難しいだろう。宇宙論者たちは、目に見える宇宙の向こう側を覗く方法を見つけようとするのではなく、ダークフローの原因を追求するために、宇宙の進化に関するコンピュータモデルをテストしている。カシュリンスキーのチームは、CMBに関する新しいデータと、より多くの銀河団を研究して、その数値を精査している。観測がより正確になればなるほど、理論家たちはシミュレーションを実行し、謎の動きの背後にあるものについてのアイデアをテストしやすくなる。

よくある質問

Q. 銀河はどこへ向かうのでしょうか?
A.宇宙学者は、銀河が非常に大きな原始的な構造に向かっている可能性があると考えていますが、今のところそれが何であるかについては推測していません。観測されたすべての動きは、ケンタウルス座とほ座の間の空の 20 度の領域に向かっているので、未知のものはその領域にある可能性があります。

Q. この謎の動きはダークエネルギーやダークマターと同じものですか？
A.すべてが謎の力であるという点においてのみです。フリッツ・ツビッキーは 1933 年に銀河団の外縁を周回する銀河の速度を測定した際に暗黒物質を発見しました。彼は銀河団内の目に見える質量が小さすぎて、銀河が宇宙に飛び去るのを防ぐのに必要な重力を生み出せないことを発見しました。理論上不足している質量は暗黒物質と呼ばれます。天文学者は、宇宙には通常の目に見える物質の約 5 倍の暗黒物質があると考えています。

ダーク エネルギーの概念は、科学者が宇宙が膨張しているだけでなく、その速度がかつてないほど速いことを発見した 1998 年に生まれました。物理学者は、この加速成長の原動力となっているものをダーク エネルギーと呼んでいます。彼らの推定によると、宇宙が現在の速度で膨張するには、既知の可視物質とダーク マターを合わせたエネルギーの約 3 倍のエネルギーが必要です。

Q. これらすべての「暗い」現象には同じ原因があるのでしょうか?
A.あり得ません。重力理論を修正すれば、暗黒エネルギーと暗黒物質を説明することができますし、それらを説明する新しい粒子を見つけることもできます。しかし、その粒子は異なるものでなければなりません。暗黒物質には銀河内に密集した弱い相互作用をする粒子が必要ですが、暗黒エネルギーの原因となる粒子は宇宙全体に分布している必要があります。