恒星や惑星は宇宙を形成する物質のほんの一部だ。研究者たちは、ダークエネルギーやダークマターなどの物質を探して、宇宙の闇に迫ろうとしている。

  • このエントリーをはてなブックマークに追加

謎に満ちた 見えない宇宙

恒星や惑星は宇宙を形成する物質のほんの一部だ。研究者たちは、ダークエネルギーやダークマターなどの物質を探して、宇宙の闇に迫ろうとしている。

文=ティモシー・フェリス/写真=ロバート・クラーク

 宇宙論の研究者は、目に見える恒星や銀河は観測可能な宇宙の5%を占めるにすぎないと考えている。残りの95%のうち、27%はダークマターで、68%はダークエネルギーだ。どちらも正体は謎である。
 ダークマターは光り輝く銀河を形作る力を生み、「宇宙の大規模構造」を決める役割を果たしていると考えられているが、実体はわかっていない。ダークエネルギーは宇宙の膨張速度を加速させている何ものかを呼び表すために造られた言葉だが、「宇宙の大きなスケールで働く未知のものを、単にそう名づけただけ」ともいわれる。

天の川銀河の周囲を外から眺めた様子(シミュレーションと再構成:STEFFEN HESS AND FRANCISCO-SHU KITAURA, LEIBNIZ INSTITUTE FOR ASTROPHYSICS POTSDAM. 描画: TOM ABEL AND RALF KAEHLER)

ダークマターがなければ銀河も誕生しなかった?

 ダークマターは宇宙にあまねく存在しているのではないかと最初に考えたのは、1930年代のスイスの天文学者、フリッツ・ツビッキーだった。彼は米国カリフォルニア州のウィルソン山天文台で、地球から3億2100万光年離れた、かみのけ座銀河団に属する銀河が、銀河団の中心を周回する速度を計測した。

 銀河団には恒星や惑星など、目に見える物質でできたさまざまな天体が含まれる。ツビッキーの計算では、そうした目に見える物質の質量をすべて合わせても、銀河団が存続するには足りないという。つまり、もしも目に見える物質の分の質量しか存在しないとしたら、それぞれの銀河はとうの昔に宇宙空間に飛び去っているはずだった。ところが、かみのけ座銀河団は何十億年も生き延びている。その意味するところは明らかだった。

「宇宙には目に見える物質よりもずっと高い密度でダークマターが存在する」とツビッキーは推測した。その後の研究で、宇宙の初期にダークマターの重力によって太古の始原物質が寄せ集められなければ、銀河が形成されることすらなかったことが示された。

 ダークマターを、「単に見逃しやすい通常の物質」だと考えるわけにはいかない。それでは質量が足りないのだ。ブラックホールや矮星、ガス雲、浮遊惑星など、確かに宇宙には通常の物質でできた暗い天体が無数に存在する。しかし、いかなるシナリオをもってしても、それらを合計した質量が、目に見える物質の5倍にまで達することはない。
 科学者たちは、ダークマターはもっと異質な物質に違いないと考えている。

※この続きは、ナショナル ジオグラフィック2015年1月号でどうぞ。

編集者から

 宇宙は膨張している――。今では広く受け入れられているこの事実に、初めて気がついたのは宇宙望遠鏡の名前で有名なエドウィン・ハッブルでした。1929年のことです。ハッブルはその後、遠方にある銀河の観測から宇宙の膨張率を求め、250km/秒/メガパーセク(1メガパーセクは326万光年)という値をはじき出しますが、実際の膨張率からは大きくずれていました。
 それから約60年たった1990年、ハッブル宇宙望遠鏡(HST)が打ち上げられます。その主なミッションは、ハッブルが悪戦苦闘した宇宙の膨張率(「ハッブル定数」と呼びます)の正確な値を探ることでした。今では72km/秒/メガパーセク(326万光年離れるごとに、秒速が72km速くなる)程度だとされています。
 しかし、話はここで終わりません。1998年、宇宙の膨張は加速しているのだということを、マイケル・ターナーという宇宙論研究者が発表しました。なぜ加速しているのかは現在も不明ですが、「ダークエネルギー」という名前だけはつけられています。ダークエネルギーの正体を見つけることが、宇宙に携わる研究者たちの悲願となっていて、世界中で多くのプロジェクトが動きだしています。
 特集では、宇宙の最もホットな話題である「ダークエネルギー」や「ダークマター」が注目される背景から最新の動向までをわかりやすく紹介しています。これらは「ダーク」という名前が示す通り目で見えないのはもちろん、存在している痕跡を探すことすら難しく、手がかりもわずかです。しかし、少しずつその正体に近づいてもいるようです。宇宙の最先端は、とても面白いことになっています。(編集N.O)

この号の目次へ

翻訳講座

ナショジオクイズ

これは何でしょう?

  • 宇宙探査機
  • 自動翻訳機
  • 爆弾

答えを見る

ナショジオとつながる

会員向け記事をお読みいただけます。

ナショナル ジオグラフィック バックナンバー

ナショナルジオグラフィック日本版サイト

広告をスキップ