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宇宙にダークマター(暗黒物質)が存在する可能性と正体とは

宇宙空間。そこは真空で何もない世界だと思っている人も多いハズ!?

しかし、科学者たちの多くは、宇宙空間には、目には見えない何かが存在すると考えています。

それを、ダークマター(暗黒空間)と呼び、ダークマターの存在を突き止める研究が進んでいます。

ダークマターは本当に存在するのか?もし存在するなら、その正体は何なのか?
現在わかっている情報(仮説)をいくつか集めてみました。

ダークマター(暗黒物質)の仮説

ダークマターは、宇宙全体に存在するであろうと考えられており、質量はあるものの、実際には目に見えない何か?いわゆる、謎の物質。

これがダークマターなのですが、未だこの物質は仮説の段階を抜け切れておらず、ただ多くの科学者たちは、ダークマターはどこにでも存在し、さらに宇宙全体はダークマターで満たされていると考えています。

しかも、ダークマターは宇宙ではとても重要な存在であり、ダークマターにより宇宙の均衡は保たれており、もしダークマターが存在しないと、我々太陽系の星々や銀河に存在する天体は、均衡を保てなくなりバラバラになってしまうと考えらています。

ちなみに、目に見えない何か?であるダークマターは、宇宙全体の物質の80%をも占めているのではないか?とも言われています。

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宇宙はダークマターによって創られた

宇宙は、今から約138億年前にビッグバンによってはじまったと考えられています。

ビッグバンは宇宙の創世はもとより、この世のすべてのはじまりを意味します。

この宇宙の創世は、針の先ほどの点の超高温度・超高密度のエネルギー体が大爆発(BigBang)を起こしたことにより膨張を続け、今の宇宙が創られていると言います。(仮説)



ダークマターは、このビッグバンが起こった直後に発生し、生まれたばかりの宇宙を覆っていたと考えられています。

しかし、宇宙が膨張を続けると、ダークマターも場所によってムラが出てきます。

ちなみに、出来たばかりの宇宙に広がるダークマターを、下図のような青い模様で表すと、時間が経つにつれてダークマターは重力によって集まり、網目のような構造が宇宙に作られていったと考えられます。



重力によってムラが出来てきたダークマターの集まりに、水素などの普通の物質も集まって来て、そこに星(恒星)や銀河などか形成されて、今の宇宙が生まれたのではないか?という仮説があります。


「画像参照:JAXA 宇宙情報センター

つまり、宇宙はダークマターが基盤になり創世されたのではないか?
というのが、現在のビッグバン理論に基づく考え方になっています。

ダークマターの正体とは?

宇宙そのものの創世するような、相互作用を持つ物質であるにも関わらず、実際は目に見えない謎の物質のダークマター。

この目に見えない物質を、
弱い相互作用のある質量を持つ粒子(Weakly Interacting Massive Particles(略してWIMP))」と呼び、これがダークマターの正体ではないか?と有力仮設を立て、多くの科学者たちがWIMPの謎解明に立ち向かい、正体を探る試みをしています。

しかし、現在(2016年)に至っても、残念ながらダークマターの正体と思われるWIMPの痕跡は見つかっていませんが、有力な候補としていくつかの仮説も立てられています。

ニュートリノのダークマター説

ダークマターの正体として有力な候補のひとつがニュートリノ

ニュートリノは、全宇宙でもっとも小さい素粒子として、長年その検知しようと試みて来ましたが、1980年代になってようやくニュートリノに質量があるという事が証明され、これがダークマターの正体ではないか?と考えられて来ました。

しかし、ニュートリノは物質に相互作用をもたらすほどの質量はなく、ニュートリノが宇宙創成に関わったとは考えにくく、現在ではニュートリノのダークマター説は否定されているようです。

グラビティーノのダークマター説

グラビティーノとは仮想粒子で、現時点ではそれが実在することは証明されていません。

現在の考えでは、大小に関わらず、すべての粒子には、それぞれに対応する重い粒子(重力子)が存在すると考えられています。

つまり、重い粒子が重力を伝達するのであれば、それに対称性を持つ素粒子も存在する。これをグラビティーノと呼び、仮説上の存在ではありますが、もしグラビティーノが発見されれば、ダークマターの正体であることが有力であると言われています。

まだまだ説明できないダークマターの正体

ダークマターの正体として有力説なのがWIMPの存在なのですが、それだけでは宇宙の構造の説明は出来ないと言います。

要は、ダ-クマターの正体はWIMPではなく、他にあるのでは?という考え方です。

WIMPが”弱い相互作用のある粒子”の一方、
”強い弱い相互作用のある粒子”という考え方。

この考え方なら、宇宙に点在する銀河の構成も説明できるそうです。


「画像参照:Wikipedia

もし、ダークマターが強い相互作用のある粒子であるのならば、その相互作用により強い重力が生じ、まとまった物質の集まりを形成し、銀河のような形状を創るのでは?という仮説もあるそうです。

いづれにせよ、まだ仮説の段階で、正体が明らかになっていない暗黒物質~ダークマター。

しかし、近年のダークマター研究はかなり進歩しており、近い将来にはこの正体が明らかになるとされています。

ダークマターの謎の解明。
それが出来れば、今後の宇宙論は大きく変わる可能性があります。

さらには、解明されたダークマターを人類が利用出来ることがあれば、今後の科学技術の革新にもつながるかも知れません。

ちなみに、ダークマターは宇宙空間だけではなく、
我々の周りにも常に存在する物質らしいですよ。

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