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Jun 24, 2023

クアンタマガジン

2023 年 8 月 29 日 暗い宇宙のレンズは、遠くの星の光を歪め、拡大することによってその姿を現します。 科学者らは、これらのレンズが暗黒物質の性質を解明する鍵となることを期待している。 アリソン・リー/クアンタ

2023 年 8 月 29 日

暗い宇宙のレンズは、遠くの星の光を歪め、拡大することでその姿を現します。 科学者らは、これらのレンズが暗黒物質の性質を解明する鍵となることを期待している。

アリソン・リー/クアンタ・マガジン

寄稿者

2023 年 8 月 29 日

昨年10月、ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡がエリダヌス座近くの空を初めて長時間露光したとき、天文学者たちは、宇宙の最も深い窪みから出現したように見える、薄暗く明滅する光点の物語をつなぎ合わせ始めた。

それが何であれ、それは超新星であるにはあまりにも長い間輝いていました。 単一の星もテーブルから外れました。 信号の解読に携わったスペインのカンタブリア物理研究所の天体物理学者ホセ・マリア・ディエゴ氏は、「まるでCSI映画に出てきそうな、刑事になったような気分だ」と語った。 「たくさんの容疑者がいるから、一人ずつ排除しなければならないんだ。」

ディエゴと彼の同僚は最近、かすかな光の斑点がモスラと名付けられた極星系から来ているようだと報告した。モスラとは、丸100億年前の全盛期には、銀河系のほぼすべての星を上回っていた一対の超巨星である。

当時、宇宙全体は地球が今より若かったです。 私たちの惑星が合体し始めたのは、モスラの光子がちょうどその光を捉えるのにちょうど間に合うように巨大な赤外線感知宇宙望遠鏡を開発する世界への宇宙の旅の中間点に達した後でした。 個々の恒星系が発する光を検出することは、昔は不可能でした。 しかし、カイコガにインスピレーションを得た怪獣にちなんで名付けられたモスラは、天文学者たちがJWSTとハッブル宇宙望遠鏡からの画像で発見した、史上最古、史上最遠、一般的には最上級の星系の最近の一連の最新のものにすぎない。 そして、ひねりを加えれば、モスラとその野獣の仲間たちは、それ自体が興味深い天体物理学的天体である一方で、ディエゴを最も興奮させるのは、怪物星の光が、モスラと地球の間に浮かぶ全く異なるクラスの天体を明らかにしているように見えることです。彼と同僚が計算した暗黒物質の塊の重さは、太陽の質量の1万倍から250万倍である。

もしそのような物体が本当に存在すれば（現時点では暫定的な結論だが）、物理学者が暗黒物質に関する理論を絞り込むのに役立ち、もしかしたら、もしかしたら、もしかしたら、宇宙の未解明の質量の謎を解明できるかもしれない。

2023年の時点で、個々の暗黒物質粒子を追跡する研究室の取り組みは空振りに終わり、一部の天体物理学者は、人間がこの謎の物質にノギスを付ける唯一の方法は、より広い宇宙に対するその重力の影響を研究することかもしれないという、厳しい現実的な疑惑を残している。 そこでディエゴらのチームは、宇宙に存在する暗い物体の幽霊のような輪郭を探している。 彼らは、存在する暗黒物質の最小の塊を特定したいと考えています。これは、暗黒物質粒子自体の基本的な物理学に依存します。 しかし、純粋な暗黒物質の塊は、天文学者の前に姿を現すだけではありません。 チームは観察のトリックを使って、そのような影を影から説得します。 現在、天文学者たちは、空間をゆがめる重力レンズ（モスラを明らかにした目に見えない暗黒物質が支配する虫眼鏡のようなもの）から、はるかに近いところではためくリボンのような星の流れに至るまで、さまざまな宇宙現象に焦点を当てている。 これまでのところ、これらの取り組みにより、「暖かい暗黒物質」と呼ばれる人気のある一連のモデルの多くの亜種が排除されています。

「暗黒物質には触れることはできません」と、JWSTで暗黒星間塊の探索を行っているカリフォルニア大学マーセド校の天体物理学者アンナ・ニーレンバーグ氏は言う。 しかし、それから作られた小さな構造物を見つけたでしょうか？ 「それはあなたができる限り近いことです。」

暗黒物質について私たちが知っていることはほとんどなく、曖昧でぼやけた輪郭の中に存在しています。 数十年に及ぶ証拠は、重力理論が不完全であるか、あるいは天体物理学者がより一般的に主張しているように、暗黒物質粒子が宇宙に出没していることを示唆している。 ある古典的な観察では、星は、目に見える物質が示唆するよりもはるかに強い重力につかまっているかのように、銀河の郊外を駆け回っているように見えました。 これらの星の動きを測定し、特別な重さの空間領域を特定する他の技術を適用することにより、天文学者は宇宙の暗黒物質がどのようにより大きなスケールで分布しているかを視覚化することができます。