宇宙の「ダーク」サイド: 神秘的で未知のダーク エネルギーについて私たちは何を知っていますか?

自然がどのようにして人間に宇宙のほんの一部へのアクセスを与えたのかは不思議です。 （宇宙の）ケーキの比喩に頼りたいのですが、合計 25 のスライスのうち、人間には 1 つのスライスしか見えず、残りの 24 のスライスは謎です。

太陽系の最も近い天体だけでなく、宇宙の最も遠い天体からも届く光は、私たちが持つ情報の主な伝達者です。

たとえば、月から発せられる光こそが、山や衝突クレーターなどの月の表面の特徴を明らかにします。木星からの光は、その大気を色の帯で明らかにします。深宇宙から届く光は、銀河団の存在や宇宙自体がどのように膨張しているかを明らかにします。

しかし、私たちの目で認識できる光は、いわゆる電磁スペクトルのごく一部にすぎません。簡単に言えば、目に見える波よりもはるかにエネルギーが低い、またははるかに高い、人間の目にはまったく見えない光波が存在します。

たとえば、可視波よりもはるかに低いエネルギーをもつ電波や赤外線、さらにはるかに高いエネルギーをもつX線やガンマ線などがあります。多くの天体や現象は、光波を発する代わりに、電波や X 線を発します。

これらの目に見えない波によって運ばれる情報を「読み取る」ために、これらの天体や現象の電波または X 線画像を取得できる特別な検出器が構築されました。

たとえば、太陽は主に可視光線を放射しますが、肉眼では見えない電波や X 線も放射します。これらは、X 線放射用の特別な検出器を備えた電波望遠鏡や衛星によって明らかにされます。

しかし、電磁波を放出しているのは宇宙のわずか 4% だけです。したがって、目に見える波と目に見えない波の両方によって、私たちが探索できるのは宇宙のほんの一部だけです。

私たちが知っている物質は原子で構成されており、「宇宙のパイ」の 25 枚のスライスのうちの 1 枚にすぎません。

宇宙の残りの 96% は、まったく未知の種類の物質とエネルギーで構成されていることがわかっています (これが「暗い」という形容詞の由来です)。私たちが直接観測することのできないこの物質とエネルギーの存在は、間接的な証拠から推定されています。

天体の運動はその質量に関係していることがわかっています。ケプラーの法則と運動の万有引力の法則のおかげで、質量を推定することができ、質量がわかれば物体の動きを記述することができます。

天文学者が観察したことは、大規模な銀河や銀河団の運動が既知の物理法則によって正当化されるためには、観察された質量よりもはるかに大きな質量の存在が必要であるということです。この質量は目に見えないため、1933 年に天文学者フリッツ ツヴィッキーによって「暗黒」と呼ばれました。

何度か、褐色矮星、分子ガス雲、ニュートリノ、ブラックホールの中でこの暗黒物質が特定されたと考えられていました。これらは宇宙の既知の成分ですが、光度が低い(ブラック ホールの場合は光度が低い) ため、検出するのは困難です。

しかし、これらすべての成分を合わせても、暗黒物質の数百分の 1 にすぎません。比喩に戻ると、24 個の欠落したスライスに比べれば、それはほんの数個のかけらにすぎません。

暗黒物質が何らかの形で重力の影響を受けており、したがって宇宙に存在する構造に集合的な影響を与えているのであれば、宇宙が加速度的に膨張しているという事実から、その影響を与える要素が存在するという仮説が生ま​​れます。その逆、つまりショックアブソーバー、つまりエネルギーの一種です。

既知のエネルギー形態のいずれにも分類できないため、ダーク エネルギーと呼ばれました。

質量とエネルギーは同じものの 2 つの異なる形式であることを思い出し、ダーク エネルギーと質量の合計が 96% であることが定量化されました。暗黒物質と暗黒エネルギーの探索は、現代物理学と天体物理学における最も刺激的な課題の 1 つです。 ESA (欧州宇宙機関) のPlankやEuclidなど、数多くのプロジェクトがこの研究に注力されてきました。