による別の画期的な発見 名古屋大学の XNUMX 人のノーベル賞受賞者が、これまで以上に宇宙の一部を振り返ります。 と協力して 東京大学 & プリンストン大学、研究者たちは、ビッグバンからの放射線残留物を使用して、12億年前に銀河の周りの暗黒物質の形成をどのように観察したかを明らかにしました.
ずっと前に起こった出来事を見るのは難しいかもしれません。 光の速度が限られているため、チームは現在の状態ではなく、XNUMX 億年前の歴史の遠い銀河を観測しました。 光を出さない暗黒物質の観測は、さらに難しい。
暗黒物質を研究する対象銀河よりもはるかに離れた遠方のソース銀河を考えてみましょう。 の予想通り アインシュタインの一般相対性理論、その暗黒物質を含む前景銀河の引力は、周囲をゆがめます 空間と時間. 銀河の外見上の形状は、元の銀河からの光が歪みを通過する際に曲がる結果、変化します。 歪みは暗黒物質の量とともに増加します。 ゆがみがあるため、研究者は次の量を計算できます。 暗黒物質 前景の銀河 (「レンズ」銀河とも呼ばれます) の近くにあります。
ある点を超えると、問題が発生します。銀河は、宇宙の最も遠い範囲では非常に暗いです。 その結果、この戦略は、地球から遠く離れているほど成功しなくなります。 レンズ効果の歪みは通常は控えめで検出が難しいため、信号を識別するには多くの背景銀河が存在する必要があります。
ほとんどの研究は同じ限界にとどまっています。 歪みを測定するのに十分な遠方のソース銀河を特定できないことに加えて、科学者は8〜10億年前の暗黒物質しか分析できませんでした。
これらの制限により、 暗黒物質の分布 この時から 13.7 億年前、私たちの宇宙の始まりの頃まで。
この研究の研究者は、Subaru Hyper Supreme-Cam Survey (HSC) 観測からのデータを使用して、この問題を回避します。 彼らは、1.5 億年前に見られたものとして選択された可視光を使用して、12 万個のレンズ銀河を検出できました。
次に、彼らはマイクロ波を使用しました 宇宙マイクロ波背景 （CMB）遠く離れた銀河の光の欠如に対処する. 彼らは特に、欧州宇宙機関のプランク衛星によって観測されたマイクロ波を使用して、マイクロ波によって歪められたレンズ銀河の周りの暗黒物質を定量化しました。
東京大学の大内正美教授は、次のように述べています。 「遠方銀河の暗黒物質を見てみませんか？ それはクレイジーなアイデアでした。 私たちがこれを行うことができることに誰も気づきませんでした。 しかし、遠く離れた大きな銀河のサンプルについて話した後、広直が私のところに来て、これらの銀河の周りの暗黒物質をCMBで見ることができるかもしれないと言いました.
東京大学宇宙線研究所の張金裕一助教は、次のように述べています。 「ほとんどの研究者は、現在から XNUMX 億年前までの暗黒物質の分布を測定するために源銀河を使用しています。 しかし、暗黒物質を測定するために、より遠い CMB を使用したため、過去をさらに調べることができました。 初めて、宇宙のほぼ初期の瞬間から暗黒物質を測定しました。」
予備分析の後、研究者はすぐに暗黒物質の分布を検出するのに十分な大きさのサンプルがあることに気付きました。 彼らは遠方にある大きな銀河のサンプルと CMB のレンズ歪みを組み合わせて、12 億年前からさらにさかのぼって暗黒物質を検出しました。 これは 1.7 億年後のことです。 宇宙の始まり; したがって、これらの銀河は最初に形成された直後に見られます。
KMI特任助教の宮武浩尚氏は、次のように述べています。 「その時代に新しい窓を開けたことをうれしく思います。 12 億年前、状況は大きく異なっていました。 現在よりも形成過程にある銀河が多く見られます。 最初の銀河団も形成され始めています。 銀河団は、大量の暗黒物質を含む重力によって束縛された 100 ～ 1000 個の銀河で構成されています。」
ユージーン・ヒギンズ天文学教授、天体物理学教授、プリンストン大学の学部研究部長であるネタ・バーコールは、次のように述べています。 「この結果は、非常に一貫した 銀河の写真 それらの進化、銀河内とその周辺の暗黒物質、そしてこの写真が時間とともにどのように進化するか.
研究者たちの最もエキサイティングな発見の XNUMX つは、暗黒物質の塊に関連していました。 宇宙論の標準理論である Lambda-CDM モデルによれば、CMB の微妙な変動が周囲の物質を引き寄せることで、密集した物質のプールを形成します。 重力. これにより、これらの密な領域で星や銀河を形成する不均一な塊が作成されます。 グループの調査結果は、彼らの凝集度の測定値が Lambda-CDM モデルによって予測されたよりも低かったことを示唆しています。
みやたけさんは、 「私たちの発見はまだ不確かです。 しかし、それが本当なら、時間をさかのぼるとモデル全体に欠陥があることが示唆されます。 不確実性が減少した後に結果が保持される場合、暗黒物質自体の性質への洞察を提供する可能性のあるモデルの改善を示唆する可能性があるため、これはエキサイティングです。」
プリンストン大学の准研究学者であるアンドレス・プラサス・マラゴンは、次のように述べています。 「この時点で、Lambda-CDM モデルが宇宙での観察を説明できるかどうかを確認するために、より良いデータを取得しようとします。 その結果、このモデルに組み込まれた仮定を再検討する必要があるかもしれません。」
プリンストン大学天体物理学科の教授兼議長であるマイケル・シュトラウスは、次のように述べています。 「この研究で使用されているような大規模な調査を使用して宇宙を見ることの強みの XNUMX つは、結果の画像に表示されるすべてのものを近くから研究できることです。 私たちの太陽系の小惑星 初期宇宙から最も遠い銀河まで。 同じデータを使用して、多くの新しい疑問を探ることができます。」
ジャーナルリファレンス：
- 宮武博直、張金祐一 他z~1.5 で 4 万個の銀河によって生成された CMB レンズ信号の最初の識別: 高赤方偏移での物質密度変動の制約。 物理学レット牧師. 129, 061301 – 1 年 2022 月 XNUMX 日公開。DOI: 10.1103 / PhysRevLett.129.061301
