暗黒物質とは、光でも電波でも観測できない宇宙の95%を構成する未知の物質のことで、いくつかの天体観測からその存在が信じられている。まずは暗黒物質とは?
宇宙で目に見える物質はたった5%
宇宙が何でできているかを調べてみると、われわれが知っている、陽子や中性子など”目に見える”(観測されている)物質は全体の約5パーセントにすぎません。その5~6倍は未知の物質(ダークマター)が占めていると考えられます。残りはダークエネルギーと呼ばれている正体不明のものです(図1)。これまで宇宙の観測に利用されてきたのは、主に光やX線、赤外線などの電磁波ですが、”暗黒”物質というのは、電磁波での観測では見ることができないため、”暗黒(ダーク)”という呼び名がついています。
ダークマター存在の証拠はいくつもある
ダークマターは様々な観測からその存在が示唆されてきました。1970年代後半、渦巻き銀河の回転速度分布を観測し、銀河内の明るい星や星間ガスではない、光では観測できないが重力を感じる物質の存在を立証しました(図2)。また、非常に重い物質(すなわち大きな重力)があると光が曲げられる、という「重力レンズ効果」からもダークマターの存在を示す証拠が得られています。
初期の宇宙のわずかなゆらぎからダークマターの密度に差が生じ、密度の濃いところは重力によってさらにダークマターを引き寄せていき、しだいに目に見える物質であるチリやガスも引き寄せ、やがて星や銀河が形成されていきました。このようにダークマターは宇宙の成り立ちに非常に密接に関わっているのです。
ところがAFPが暗黒のない銀河を発見したと報じていた。「暗黒物質」のない銀河の存在が28日、天文学者らによって初めて明らかにされた。
英科学誌ネイチャーに発表された論文は、今回の発見によって、銀河の形成方法に関するさまざまな仮説の見直し、あるいは大幅な修正が必要となる可能性があると指摘している。
論文の共同執筆者であるカナダ・トロント大学の天文学者ロベルト・アブラハム氏はAFPの電話取材に応じ、「非常に奇妙」と述べ、「この大きさの銀河なら、通常の物質の30倍の暗黒物質があるはずだが、全くなかった」「こんなことはありえない」と驚きの声を上げた。
地球から約6500万光年離れた「NGC1052-DF2」、略して「DF2」銀河は、太陽系を含む天の川銀河(銀河系、Milky Way)とほぼ同じ大きさだが、恒星の数は1000分の1~100分の1しかないという。
論文の共同執筆者である独マックス・プランク天文学研究所のアリソン・メリット氏は、「(暗黒物質は)すべての銀河に不可欠で、銀河をつなぎとめる接着剤、銀河が形成される際の足場と考えられてきた」と話す。
暗黒物質がまったく存在しない銀河というのは難問であり、天文学者らを悩ませている。
研究者は銀河ほどの大きさのものが暗黒物質なしでどのようにまとまっているのかを解明するのは難しいが、そもそもどう形成されたかを理解するのはなおさら困難だと指摘している。
説明はどうであれ、論文によると、暗黒物質のない銀河は暗黒物質の存在そのものに疑問を呈する天文学者らに皮肉な課題を提示した。