失われた質量の謎: ダークマターとダークエネルギー

目に見えない物質とエネルギーの95％の謎

銀河、銀河団、さらには宇宙マイクロ波背景を観察すると、宇宙学者にとっては明らかなことがあります。それは、重力の法則だけでは観察を説明するのに十分ではないということです。しかし、星や惑星、そして私たちを構成する目に見える物質は、単にそれを表しているだけです。4.9%宇宙の。ザ95.1%残りは 2 つの目に見えない神秘的な実体で構成されています。暗黒物質そしてダークエネルギー。

宇宙の構成要素の概要表

ソース ：ESAプランクミッション, 2018年の実績です。

暗黒物質: 目に見えない重力の輪

銀河の回転と星団の力学から推定される、暗黒物質はおよそ26.8%宇宙の総エネルギーのうち。光を放出、吸収、反射しません。その存在は、次のような重力の影響によってのみ裏切られます。異常な遅さ銀河中心からの距離に応じた星の速度の減少。大質量ニュートリノ、アクシオン、WIMP（弱相互作用大質量粒子）など、さまざまな仮説が提案されていますが、現在までにその候補は検出されていません。

暗黒物質の性質に関する理論

暗黒物質を直接検出できないことは、超対称粒子から重力場の拡張に至るまで、理論モデルの多様性を刺激します。これらの仮説は、重力があるが電磁気的ではない、質量があるが目に見えないなど、その特性を説明しようとしています。

出典:ベルトーネ＆テイト (2018)、ラックスとツェプリンのコラボレーション（2022）、ファジーダークマターレビュー (2020)。

ダークエネルギー: 宇宙の加速力

1990 年代の Ia 型超新星の研究によって間接的に発見された、暗黒エネルギーは68.3%宇宙の。それは、宇宙の反重力の一形態として、宇宙の膨張を加速する責任があるでしょう。アインシュタインの方程式の宇宙定数 \(\Lambda\) によってモデル化されたこの理論は、量子場と真空そのものについての私たちの理解に疑問を投げかけます。このエネルギーの密度は時間が経っても一定のままであるようであり、その起源は非常に謎に満ちています。

ダークエネルギーの性質に関する理論

暗黒エネルギーは宇宙論の主要な謎の 1 つです。いくつかのモデルは、真空の固有の特性として、または宇宙のより深いまたは幾何学的な力学の現れとして、空間の膨張に対するその反発効果を説明しようとしています。

出典:コープランドら。 (2006)、ESAユークリッド、ヴァーリンデ (2011) – 創発現象としての重力。