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科学者たちは何十年にもわたって暗黒物質を研究してきました。彼は一目見たかもしれないと思う人もいる。

宇宙には、銀河の物質の大部分を構成すると考えられている目に見えないエキゾチックな「物質」であるダークマターほど複雑なものはほとんどありません。理論は次のようになります。物理学に関する私たちの現在の理解と宇宙で観察されているものを調和させるには、私たちには見えない大量の物質が存在する必要があります。科学者たちは、この「失われた物質」が及ぼす重力の影響により存在することを確信しているが、科学者たちはそれを直接検出することはできず、暗黒物質がどのように宇宙を占めているかを間接的に推測しなければならなかった。ダークマターが最初に理論化されてからほぼ1世紀後、日本の天体物理学者は、天の川銀河の中心近くの領域で、ダークマターの存在を示す最初の直接的な証拠、つまりハローのようなパターンで伸びるガンマ線を発見した可能性があると述べた。「もちろんとても興奮しています！」研究著者で東京大学天文学部教授の戸谷友則氏はNBCニュースに電子メールで語った。 「暗黒物質の検出を目的として研究が始まりましたが、成功する確率は宝くじに当たるようなものだと思っていました。」暗黒物質を初めて検出したという戸谷氏の主張は、すべての専門家が納得しているわけではない異常なものである。しかし、火曜日に『Journal of Cosmology and Astroparticle Physics』に発表されたこの研究結果は、野生の暗黒物質狩りと、宇宙で目に見えないものを探す難しさについての洞察を提供するものとなっている。NASA によると、暗黒物質は宇宙の約 27% を占めると考えられていますが、通常の物質 (たとえば、人、日用品、星や惑星) は約 5% しか占めていません。 (残りはダークエネルギーとして知られる同様に神秘的な成分で構成されています。)戸谷氏の研究は、天の川銀河の中心近くを目指したNASAのフェルミ・ガンマ線宇宙望遠鏡からの観測を利用した。この望遠鏡は、ガンマ線として知られる一種の強力な電磁放射線を捕捉するように設計されています。暗黒物質は、1930 年代にスイスの天文学者フリッツ ツヴィッキーによって初めて提案されました。彼は、大規模なコマ銀河団内の銀河の質量と動きを測定中に異常に遭遇しました。銀河の動きは彼の計算では速すぎたので、銀河団から逃れる代わりに、どういうわけか一緒に保持されていました。その結果得られた理論は、物質の実に奇妙な形態を提案しました。暗黒物質は光を放出、吸収、反射しないため、見ることができません。しかし、理論的には質量を持ち、宇宙の物理空間を占有するため、宇宙全体にわたる重力の影響に基づいてその存在を推測することができます。暗黒物質を説明する可能性を秘めたさまざまなモデルが存在しますが、科学者らは、この謎の物質は、私たちがよく知っている通常の物質とは異なる挙動を示すエキゾチックな粒子で構成されていると考えています。ある人気のある学派は、暗黒物質は通常の物質とはほとんど相互作用しない WIMP (「弱く相互作用する大質量粒子」の略) として知られる仮説上の粒子で構成されていると示唆しています。しかし、2 つの WIMP が衝突すると、互いに消滅し、強力なガンマ線を放つ可能性があります。天文学者であり天体物理学者である戸谷氏は、研究の中で、天の川全体の明るさのおよそ100万分の1に相当する強力なガンマ線の放出を発見した。ガンマ線はまた、空の広い領域にわたって後光のような構造で広がっているように見えました。もし放出が単一の発生源から集中していれば、拡散した暗黒物質ではなく、ブラック ホール、星、またはその他の宇宙物体がガンマ線の原因であることを示唆するかもしれません。銀河中心方向に約 100 度にわたるガンマ線強度マップ。中央領域の灰色の水平バーは銀河面領域に対応しますが、強い天体物理的放射線を避けるためにこの領域は解析から除外されました。 （戸谷智則／東京大学）「私の知る限り、宇宙線や恒星に由来する現象で、今回観測されたような球対称で独特なエネルギースペクトルを示す現象は存在しません」と戸谷氏は述べた。しかし、この研究に関与していない一部の科学者はこの研究結果に懐疑的だった。ジョンズ・ホプキンス大学の物理・天文学部教授デイビッド・カプラン氏は、ガンマ線についてはまだ不明な点が多すぎるため、放出を確実に暗黒物質粒子まで追跡するのは難しいと述べた。「宇宙でガンマ線を生成できるすべての物質さえわかっているわけではない」とカプラン氏は述べ、これらの高エネルギー放出は、通常の物質を飲み込んで激しい物質ジェットを吐き出す高速回転する中性子星やブラックホールによっても生成される可能性があると付け加えた。そのため、スタンフォード大学SLAC国立加速器研究所のスタッフ科学者エリック・チャールズ氏によると、たとえ異常なガンマ線放出が検出されたとしても、有意義な結論を導き出すのは難しいことが多いという。「私たちが理解していない詳細はたくさんあります。そして、銀河に関連する空の大部分から大量のガンマ線が観測されています。そこで何が起こっているのかを解釈するのは本当に難しいのです。」と彼は言いました。ボストン大学の天文学と物理学科の助教授であるディロン・ブラウト氏は、研究で説明されたガンマ線信号とハローのような構造は、「本当にモデル化するのが最も難しい」空の領域にあると述べた。「ですから、いかなる申し立ても細心の注意を払って扱う必要があります」とブラウト氏は電子メールでNBCニュースに語った。 「そしてもちろん、異常な主張には異常な証拠が必要です。」カプラン氏は、この研究は「興味深い」「追跡する価値がある」と述べたが、追跡分析によって発見が裏付けられるとは完全には確信していないと述べた。しかし、将来的には科学者たちが暗黒物質の存在を直接確認するだろうと彼は期待している。「それは完全に状況を一変させるものになるだろう。なぜならそれは本当に宇宙を支配しているように見えるものだからだ」と彼は言う。 「それは銀河の形成、ひいては星や惑星、そして私たちの形成を説明しており、宇宙がどのように形成されたのかを理解する上で重要な部分です。」戸谷氏自身も、自分の主張を証明するか反証するには追加の研究が必要であると述べた。同氏は「もし正しければ、結果はあまりにも大きな影響を与えることになるため、コミュニティの研究者らはその妥当性を慎重に検討するだろう」と述べた。 「私は自分の発見に自信を持っていますが、他の独立した研究者がこれらの結果を再現してくれることを願っています。」この記事は元々 NBCNews.com に掲載されたものです #科学者たちは何十年にもわたって暗黒物質を研究してきました彼は一目見たかもしれないと思う人もいる