クエリ: 暗黒物質を観測する方法はある?
文章: 暗黒物質 2013年4月3日、欧州合同原子核研究機関において、サミュエル・ティン(マサチューセッツ工科大学教授)らの研究グループが「暗黒物質が実際に存在する可能性を示す痕跡を発見した」と発表した。国際宇宙ステーション (ISS) に取り付けたアルファ磁気分光器を使い、陽電子を観測した。暗黒物質がニュートラリーノであると仮定すると、互いに衝突して消滅する際に陽電子が飛び出すと考えられている。
文章: 銀河の形成と進化 より最近の理論では、ボトムアップの過程で暗黒物質の銀河ハローが集まったというものがある。初期の銀河はほとんどがガスと暗黒物質でできており、恒星は少ししかなかった。小さな銀河を飲み込んで銀河の質量が増えてくると、暗黒物質の大部分は銀河の外側に集まるようになる。これは、暗黒物質は重力のみとしか相互作用できず、分散しないためである。しかし、ガスはすぐに相互作用して急速に回転し始め、非常に薄く回転の速い円盤になる。 文章: 暗視野検鏡 暗視野検鏡(あんしやけんきょう, Dark field microscopy)とは、顕微鏡を用いた観察において、観察試料による散乱光(ビーム)を観察することにより、高コントラスト・超微細構造の観察を行う技術のこと。光学顕微鏡や電子顕微鏡で用いられる手法。 文章: Λ-CDMモデル 銀河の回転運動(中心部の回転速度と周辺部の回転速度が同じであるというアノマリー)や銀河群、銀河団の運動の観測から、宇宙には光を発しない暗黒物質が存在することを仮定する。そして、元素合成理論から、暗黒物質の主成分が暗い天体(ブラックホール、褐色矮星等)ではないこと、さらに普通の物質とは重力以外では弱く相互作用しない非バリオン的な物質であることが知られている。その中でも、ニュートリノのような軽い(熱い)粒子ではなく、重い(冷たい)粒子(アクシオン、ニュートラリーノなど)があると、インフレーション理論で生まれた揺らぎが成長することによって、現在の宇宙の階層構造になったという観測事実をうまく説明できる。 文章: 暗黒物質 2003年から、宇宙背景放射を観測するWMAP衛星の観測に基づいて、宇宙全体の物質エネルギーのうち、74%が暗黒エネルギー、22%が暗黒物質で、人類が見知ることが出来る物質の大半を占めていると思われる水素やヘリウムは4%ぐらいでしかない、と説明されるようになってきている。この観測結果は、宇宙の大規模構造のシミュレーションから予測されているダークマターの値と、ほぼ一致している。このように2つの方法から推測したダークマターの量がほぼ合うということから、この考えに妥当性がある、と考えられている。 文章: スペクトル線 暗線と輝線のいずれが観測されるかは、光源、光と相互作用する物質(典型的にはガス)、および光検出器との位置関係による。光源と光検出器との間に相互作用物質が配置されている場合、エネルギー遷移に共鳴する周波数付近の光子が吸収される。光を吸収した物質はやがて光子を再放出するが、そのほとんどは元の光とは異なる方向に放射される。結果としてその周波数付近で光の減衰が観測され、暗線を生じる。光検出器が相互作用物質の方を向いているが光源からの光が直接検出器には入射しない場合、物質から再放出された光子だけが観測される。物質のエネルギー遷移に対応するごく狭い周波数領域でのみ観測されるこの再放出による光が輝線をもたらす。 文章: 暗視野検鏡 一般的な光学顕微鏡(明視野照明)の場合、照明光の色(電球色、暖色系の白色など)の明るい背景の中に置かれた試料が光を遮り、背景より暗い様子を観察する。一方、暗視野検鏡は対物レンズに光が入らないように斜めなどから照明し、試料が散乱した光を観察する。 この場合、暗い背景に明るい試料が浮かび上がって観察される。この照明法のことを暗視野照明とよぶ。 文章: 赤外線 赤外線で星や銀河等を観測することにより、他の波長の電磁波ではわからない現象を調べることができる。例えば我々の銀河系中心方向には視線方向に、可視光を吸収してしまう星間物質があるため可視光線では観測できないが赤外線を検出することにより、銀河中心付近の星の分布などを調べることができる。 文章: 銀河円盤 円盤は、バルジや円盤のより内側の部分の重力に拮抗するため回転しているが、剛体ではないため差分回転をする。光学的な観測から予想される質量分布からは、内側ほど速く回転すると予想される。しかし実際は、(差分回転ではあるものの)剛体回転に近い回転をしている。このため、光学的な観測にかからない暗黒物質の存在が仮説されている。 文章: 銀河群 目に見える物質の重力は、このように銀河をコンパクトに結び付けるには圧倒的に小さく、暗黒物質の効果を見ることができる。ハッブル時間を超えると、コンパクト銀河群は安定ではなく、銀河の合体等で進化する。 文章: 天体望遠鏡 ニュートリノは電気的に中性で質量がほとんど0に近い、極めて軽い粒子である。通常物質とまったく反応せず、地球すらたやすくすり抜けるので容易に観測されないが、巨大な水槽に水などの液体を大量に溜め、そこを通り抜けるニュートリノがごくわずかな確率で物質と反応した際に発生するチェレンコフ光を検出することで間接的に観測している。日本では、岐阜県の神岡鉱山地下深くに超純水を用いたニュートリノ観測装置「カミオカンデ」及び「スーパーカミオカンデ」を作り、超新星爆発によって生じるニュートリノを観測するニュートリノ天文学を発展させた。 文章: テンソル・ベクトル・スカラー重力 一般には、2004年以降の弾丸銀河団の観測によって、銀河回転曲線はTeVeSのような重力の代替理論よりも暗黒物質による方がよりよく説明できることが明らかになったと主張されているものの、理論の支持者らはそれらの観測についてもTeVeSによって説明可能だと主張している。 文章: 黒色矮星 可視光を含めた電磁波によって黒色矮星を捉えることは困難であり、観測された事例もない。現在でもあくまで理論上の存在に留まっている。実際に観測する方法としては、褐色矮星と同じように重力による検出が考えられている。黒色矮星が観測可能な恒星と連星系を構成していれば、恒星の固有運動への影響から存在を知ることができる。単独の黒色矮星であっても、背景にある天体に及ぼす重力レンズ効果を利用して検出できる可能性がある。 文章: コンステレーション-X コンステレーション-Xはブラックホールの調査のみならず、宇宙物理学の全ての分野に衝撃を与える事が見込まれた。ブラックホールの調査は一般相対性理論の貴重な証明する試験として使用されるが、コンステレーション-Xは暗黒エネルギーと暗黒物質の調査も行い、試験では物質がブラックホールに引きずり込まれる様子を測定する予定であった。 文章: 宇宙マイクロ波背景放射 CMBが放射された後、最初の恒星が観測されるまでの間、観測可能な天体が存在しないことから、宇宙論研究者はこの時代をユーモア混じりに暗黒時代(dark age)と呼ぶ。この時代については多くの天文学者によって精力的に研究されている。 文章: すざく X線源となる高温のプラズマの観測、遠方の銀河団を観測し宇宙の進化についてのデータの提供、ブラックホール候補天体や活動銀河核の観測を目的としている。