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宇宙の物質発見!? ~神秘の宇宙で真実に近づく~

宇宙の物質発見!? ~神秘の宇宙で真実に近づく~ 宇宙
宇宙の物質発見!? ~神秘の宇宙で真実に近づく~

 

最新のニュースによると、宇宙にはあるものの長いこと確認されなかった物体が、ある専門家チームによって確認されたとのことです。神秘に包まれた宇宙の世界ですが、徐々に謎が解けていっているようです。

今回のニュースの裏には、3つのチームによる努力がありました。この物体がどのようにして見つかったのかをレポートしていきます。

 

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未確認の物体が確認される

宇宙の謎というのは数十年前の研究を皮切りに徐々に確認されてきたものの、この物体についてはいまだに謎のままでした。ちなみにこの物体、暗黒物質、つまりダークマターのことではありません。この物体は依然として謎に包まれています。

宇宙にある物体について過去の情報を分析して得られた理論はありましたが、宇宙マイクロ波背景放射を分析したことで確認が取れました。これは、天球の全ての方向からくる弱い光のことを指します。

今まで、恒星や気体で出来た雲など、目視可能な物体を全て合算しても、あるはずの物体量の10%程度しか確認できませんでした。暗黒物質以外の物体が全体の15%を占めるので、確認出来たものは1.5%でしか無かったのです。

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確認されたものと、未確認のもの

3つの最新の論文が、宇宙に実在するダークマターを除く未確認の物全てが確認されたことが判明にしました。それらは、銀河の狭間にある高温の気体が広がる場所にありました。銀河の狭間に高熱の気体が広がっているという説は、分析にコンピューターが使われるようになった20年前からのことです。

これらの気体は探知可能なフィラメントにあるという1つの結果を導きました。
というのも、多くの粒子は、銀河の狭間に高温の状態で散らばっている事はかつての分析で知っていたのです。専門家たちは、高温の粒子は、宇宙にあるダークマターの構造と一致すると予測していました。

ダークマターは重力で気体を引き込み、数百万℃という熱さにします。しかし、温度の高い状態で散らばっている気体は簡単には見つかりません。ある2つの専門家集団が未確認のフィラメントの位置を確認するために、マイクロ波背景放射がいかに力を及ぼしているのかということを精密に計算しようと試みました。

ビッグバンの光が宇宙を通ることで、周辺の領域に影響を与えることがあります。特に高温で変形した気体は、マイクロ波背景放射の光子と作用して、スペクトルが変化すると考えられます。

しかし、残念ながらプランク衛星によるマイクロ波背景放射の分析では、考えていたような変化は見えませんでした。気体が無いのか、あるいは力が弱すぎて、見える程の濃さにならなかったのか、どちらかが原因と考えられました。

高温で密度の低い気体のフィラメントを可視化

しかし、2つの専門家チームは、フィラメントの観測に向けて全力で取り組みました。コンピューターのシミュレーションは精度を増しているため、銀河の狭間に気体が広がっていることは知っていたためです。

そこで、プランク衛星では銀河の狭間の気体を確認できないので、微小の信号を100万倍にするやり方を編み出しました。まず、十分な大きさで、お互いに丁度良い距離の銀河のペアを見つけるために、全ての銀河を検証しました。

エディンバラ大学の学生チームは、プランク衛星のデータを見直して条件に合うペアを特定するため、100万を超える各領域を、ひとつひとつ調整して重ね合わせ、その領域を抽出しました。フランスの谷村秀樹氏のチームは、26万ペアの銀河を検証しました。

このやり方で遂に、それまでは確認出来なかった糸のような物体、つまり高温で密度の低い気体のフィラメントを可視化することに成功したのです。

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異なる検証の収穫

ただし、このやり方では気を付けるべきポイントがありました。このやり方では、様々な条件を仮置きして考える必要があります。更に、多数の情報の中に潜む『弱いシグナル』のことを常に考慮しなくてはなりません。

確かに通常の集計でも、平均値と中央値が大きく異なることがあるように、極端な数値やバイアスが統計を歪ませることがあります。以上の考慮するべきポイントがあるために、学会ではこの課題に対する確固とした答えが出されていなかったのです。

しかしこの夏、第三のチームが、たくさんの銀河を重ね合わせるのとは違うやり方での検証を行いました。それは、何十億光年ものかなたに輝くクエーサーと呼ばれる恒星状のものを観測するというやり方です。クエーサーの光が通過する様子を観測することで、一見何も無いように見える空間にある気体を観測することが出来ました。

これは、海の遠くにある灯台の光線を見て、灯台をとりまく霧を観測するようなものです。天文学者はこのやり方で検証する際、通常は宇宙で一番豊富に存在する原子状水素に吸収された光を見つけようとします。

しかし、中高温銀河間物質はあまりに温度が高いことで水素にある素粒子が奪われ、光に感応しない状態となってしまうため、このやり方は不可能でした。

2つの検証から編み出した結論

そこで、彼らは別の物体である酸素を選びました。基本的に、酸素の総量は水素に比べ少ないのですが、素粒子を1つしか持たない水素と違い、酸素には8つもあります。そのため、熱によって奪われる素粒子があるにしても、一部の素粒子が残ることがあります。

イタリアの専門家チームは、素粒子を2個だけ残した酸素に感応した光を追いました。こうして彼らは高温の気体が存在する場所を2つ発見したのです。「酸素は、水素やヘリウムなどその他の物質を見つける手がかりになります。」と、ニカストロの専門家チームのメンバーであるシュル氏は言っています。

専門家チームは、地球とこのクエーサーとの間にある気体の量から、全体の合計を計算しました。その結果、未発見の場所の30パーセントを見つけたと推測することができました。そしてこの数字は、マイクロ波背景放射の分析結果と同様だったのです。

「これらの専門家チームはそれぞれ、別の角度からの検証でしたが、同じ結論に近づいています。別の角度のアプローチであったことを考えると、信頼できる結果でしょう。」とテキサス大学の天文学者マイク・ボイランコーチン氏は言っています。

次の一歩は、もっと感度の高い次世代のX線望遠鏡や紫外線望遠鏡を使って、より多くのクエーサーを分析することだ、とシュルは話しています。「私たちが分析したクエーサーは光が強いのでやりやすかったが、他は光が弱いため、分析は簡単にはいかないでしょう。」と彼は言っています。

しかし、確かなのは、シュル氏たち専門家チームが「これまでに見つからなかったバリオンが確認された、という結論に導けた」と記していることです。

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いかがでしたか?
未確認であった物体が遂に確認されたという驚きのニュースでした。まだまだ神秘につつまれている宇宙ですが、すべての物体が観測され、その正体が明らかになる日はそう遠くないのかもしれませんね。

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