[記事公開日]2015/11/24
[最終更新日]2016/04/11

宇宙空間の約95%は謎の暗黒物質ダークマターとダークエネルギーが占めるという不思議

宇宙は何からできているのか?

宇宙は一体、何から出来ているのでしょうか?

私たちが、宇宙というものをイメージする時、無数にきらめく様々な星々や、広大な銀河の姿などを思い浮かべるかも知れません。

もちろん、それらも広大な宇宙の一部ではあるのですが、宇宙のほんの一部にしか過ぎないことが、だんだん分かってきたようです。

これには、観測技術の進歩というものが大きく関係しており、高度な性能を誇る望遠鏡が次々に作られることによって、明らかになってきたようです。

そして、観測技術の進歩によって明らかになってきたのは、星や銀河などは、宇宙全体のほんの数%でしかないということのようなのです。

星や銀河などが、宇宙全体のほんの数%でしかないとしたら、残りの90数%は、一体何なのでしょうか?

実は、残りの90数%は、よく分かっていないそうです。

そして、よく分かっていない残り90数%の部分は、ダークマターとダークエネルギーによって支配されていると言います。

ダークマターとダークエネルギーとは、一体なんでしょうか?

 

宇宙を支配する謎のダークマター(暗黒物質)とダークエネルギー(暗黒エネルギー)

観測技術の進歩によって明らかになってきたのは、星や銀河などは、宇宙の約5%くらいであり、残り95%くらいはダークマター(暗黒物質)とダークエネルギー(暗黒エネルギー)が支配しているということのようです。

「暗黒物質」とか「暗黒エネルギー」と聞くと、なんだか邪悪で不気味な感じがしますが、ここで使われている「暗黒」という言葉は、そういう意味ではなく、「正体不明の」とか、「未知の」、「よく分からない」ものという意味で使われているようです。

つまり、「暗黒物質」や「暗黒エネルギー」というのは、「未知の物質」や「未知のエネルギー」ということになります。

宇宙空間の95%くらいは、正体不明の「未知の物質」や「未知のエネルギー」で支配されているということになります。

では、何故、宇宙空間の約95%が、「未知の物質」であるダークマター(暗黒物質)や「未知のエネルギー」であるダークエネルギー(暗黒エネルギー)によって支配されているという、具体的な数字が分かったのでしょうか?

その鍵となったのが、「宇宙背景放射」だったと言います。

 

「宇宙背景放射」とはビッグバンの時に放出された光の名残

宇宙空間の約95%が、「未知の物質」であるダークマター(暗黒物質)や「未知のエネルギー」であるダークエネルギー(暗黒エネルギー)によって支配されているという、具体的な数字が分かったのは、「宇宙背景放射」が鍵になったと言います。

そして、この「宇宙背景放射」というのは、ビッグバンの時に放出された光の名残だそうです。

1965年に、ビッグバン理論(ビッグバ仮説)を裏付ける証拠が見つかったとのことですが、この時に発見したのが、「宇宙背景放射」だと言います。

1965年、アメリカのベル電話研究所の電波科学者ペンジャスとウィルソンは、宇宙のあらゆる方向からやってくるマイクロ波の電波雑音をとらえましたが、これが「宇宙背景放射」と呼ばれるものだそうです。

「宇宙背景放射」は、波長1ミリメートルあたりがもっとも強く、そのスペクトルは絶対温度3℃(3K)、つまり-270℃の黒体放射でした。

その後、この放射は非常に高い精度で一様、かつ等方的で、飛び抜けて大きいエネルギーを持つことが分かったそうです。

このことは、とても密度が高く熱いものだった昔の宇宙がその膨張につれて温度が下がり、絶対温度3℃(3K)、つまり-270℃まで冷えたと解釈できるものだったそうです。

そして、この「宇宙背景放射」が、ビッグバン理論(ビッグバン仮説)を支持する論拠となっているようです。

言わば、「宇宙背景放射」は、ビッグバンの時に放出された光の名残とも言えるもののようですが、ただ、私たちの肉眼で見える訳ではありません。

ビッグバンから宇宙はどんどん膨張してきたので、その影響を受けてビッグバンの時に生まれた光も引き伸ばされているということになります。

そして、電波の一種であるマイクロ波の状態で、宇宙空間の中にまんべんなく存在していたということになります。

1965年、アメリカのベル電話研究所の電波科学者ペンジャスとウィルソンは、宇宙のあらゆる方向からやってくるマイクロ波の電波雑音をとらえたのですが、これが、ビッグバンの時に放出された光の名残である「宇宙背景放射」だったということのようです。

そして、この「宇宙背景放射」を詳しく調べることによって、星や銀河を形成している普通の物質は、宇宙を構成する要素の約4.9%しか無いということが分かったそうです!

つまり、残りの約95.1%は、「正体不明(未知)のよく分からないもの」「未知のもの」という意味で、「暗黒」という言葉が使われることになったようです。

「宇宙背景放射」は、宇宙全体にほぼ均一に広がっていますが、10万分の1程度の”ムラ”があるようです。

そして、1/10万の違い(ゆらぎ)、つまり、10万分の1程度の”ムラを詳しく調べることで、ダークマター(暗黒物質)とダークエネルギーの割合を算出することができたようです。

そして、宇宙の構成要素のうち、星や銀河などの観測できる物質というのは、約4.9%であり、ダークマター(暗黒物質)が約26.8%、ダークエネルギー(暗黒エネルギー)が約68.3%になるようです。

 

宇宙の構成要素のうちダークマター(暗黒物質)が約26.8%、ダークエネルギー(暗黒エネルギー)が約68.3%で約95.1%が未知の物質

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宇宙の構成要素のうち、星や銀河など観測できる物質は約4.9%にしか過ぎず、残り約95.1%のうち、ダークマター(暗黒物質)が約26.8%、ダークエネルギー(暗黒エネルギー)が約68.3%になると言います。

アメリカ航空宇宙局(NASA)は、ビッグバンの名残の熱放射である「宇宙マイクロ波背景放射」(CMB)の温度を全天にわたってサーベイ観測する為の宇宙探査機WMAP(ウィルキンソン・マイクロ波異方性探査機)を打ち上げたそうです。

そして、2003年から、「宇宙背景放射」を観測するWMAP衛星の観測に基づいて、宇宙全体の物質エネルギーのうち、74%がダークエネルギー(暗黒エネルギー)、22%がダークマター(暗黒物質)で、人類が見知ることが出来る物質の大半を占めていると思われる水素やヘリウムは4%ぐらいでしかない、と説明されるようになってきているようです。

この観測結果は、宇宙の大規模構造のシミュレーションから予測されているダークマター(暗黒物質)の値と、ほぼ一致しているようです。

そして、このように2つの方法から推測したダークマター(暗黒物質)の量がほぼ合うということから、この考えに妥当性があると考えられているようです。

また、2013年3月、欧州宇宙機関はプランクの観測結果に基づいて、ダークマター(暗黒物質)は26.8%、ダークエネルギー(暗黒エネルギー)は68.3%、原子は4.9%と発表したそうです。

一応、今のところ、宇宙の構成要素のうち、星や銀河など観測できる物質は約4.9%のみであり、残りはダークマター(暗黒物質)が26.8%、ダークエネルギー(暗黒エネルギー)が68.3%と見られているようです。

つまり、宇宙は何でできているのかということが、まだ4~5%くらいしか分かっていないということになります!

 

ダークマター(暗黒物質)とダークエネルギー(暗黒エネルギー)の大きな違いは「質量の有無」

今のところ、宇宙の構成要素のうち、星や銀河など観測できる物質は約4.9%のみであり、残りはダークマター(暗黒物質)が26.8%、ダークエネルギー(暗黒エネルギー)が68.3%と見られているようですが、ダークマター(暗黒物質)とダークエネルギー(暗黒エネルギー)とは、何が違うのでしょうか?

それは、質量があるか無いか、という違いになります。

物理学では、質量と重さをハッキリと分けて考えているとのことです。

質量は重さとよく似ていますが、質量は「その物質が持つ基本的な量」であり、重さというのは「重力を受けることで発生する量」のことであり、物理学ではこの2つをハッキリと分けて考えています。

ダークマター(暗黒物質)とダークエネルギー(暗黒エネルギー)の違いは、質量があるか無いかということであり、「質量の有無」が違う訳です。

ダークマター(暗黒物質)もダークエネルギー(暗黒エネルギー)も、「正体が分からない謎のもの」に違いはありませんが、その中でも、質量があるとされているものをダークマター(暗黒物質)と呼び、質量が無いとされているものをダークエネルギー(暗黒エネルギー)と呼んでいることになります。

いずれにしても、今現在のところ、宇宙の構成要素のうち、星や銀河などのように観測できる物質は約4.9%にしか過ぎず、残りの約95.1%は「正体不明(未知)のよく分からないもの」だと言いますから、宇宙の謎や不思議・神秘は、計り知れない深さがあると感じます!

 

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