宇宙の質量とエネルギーの4分の1を構成する神秘的な物質であるダークマターは、非常に小さく軽い粒子から作られている可能性があると、新しい研究が示唆しています。この「ファジー」形式の暗黒物質は、これらの微小粒子の波長が途方もない広大な領域に塗りつぶされるため、宇宙の歴史の流れを変え、初期の宇宙では塊のある銀河ではなく、長くてかすかなフィラメントを作成したと呼ばれています。シミュレーションによると。
調査結果は観察結果をもたらします-今後の望遠鏡はこの初期の期間を振り返り、潜在的に異なるタイプの暗黒物質を区別することができ、物理学者がその特性をよりよく理解できるようになります。
暗黒物質は宇宙全体に見られる未知の巨大な物質です。それは光を放ちません-それゆえダークマターという名前です-しかし、その重力効果は銀河団を結びつけ、銀河の端にある星を他の方法よりも速く回転させるのに役立ちます。多くの科学者は、ほとんどの暗黒物質は冷たい、つまり比較的ゆっくりと移動すると信じています。しかし、それが小さくてファジーである可能性、つまり非常に軽いので素早く動く可能性など、まったく異なるアイデアがあります。
プリンストン大学の宇宙物理学の大学院生であり、新しい論文の共著者でもあるラクランランカスターは、「私たちのシミュレーションでは、最初に形成される銀河と星は、ファジーな暗黒物質の宇宙では冷たい暗黒物質のある宇宙とは非常に異なって見えます」と発表しました。ジャーナルPhysical Review Lettersで、Live Scienceに語った。
ランカスターは、暗黒物質に関する最も一般的な推測は、それが弱く相互作用する重い粒子（WIMP）で構成されていることを示唆していると説明しました。このタイプの暗黒物質を使用するシミュレーションは、ガスとダストの長いスパイダー状のフィラメントで囲まれた空の空間の広大なボイドを含む宇宙の大規模構造を再現するのに非常に優れています。しかし、小規模では、そのようなモデルには、天文学者が望遠鏡で観察するものとの多くの不一致が含まれます。この標準的なビューでは、暗黒物質が銀河の中心に堆積するはずですが、そうするのを見た人はいません。
MITの声明によると、ファジーダークマターは対照的に、おそらく電子の質量の10億分の1、10億分の1、10億分の1の質量です。量子力学では、粒子は質量と反比例する波長を持つ波と考えることもできるとランカスター氏は述べた。したがって、そのような軽い粒子の波長は、数千光年の長さになります。
したがって、ファジーダークマターは、冷たいWIMPダークマターよりも凝集するのが困難になります。ランカスターと彼の共著者は、シミュレーションで、冷たい暗黒物質の宇宙には、球状のハローから比較的迅速に形成される銀河があることを示しました。
しかし、ファジーダークマターは、代わりに長くてかすかな材料のストリングに合体し、「固い銀河よりも巨大なフィラメントが多い」とランカスターは述べ、その後、銀河はより大きく、より遅く生まれます。暗黒物質はまた、銀河の中心に蓄積するのに苦労し、銀河を見るときに天文学者がこの塊を観察しない理由を説明している可能性があります。
チリの大規模総観観測望遠鏡（LSST）や世界中で構築されている30メートル級の望遠鏡などの機器は、宇宙の最も初期の時代の一部を間近に見ることができるようになります。ランカスター氏によると、彼らは今後10年間にデータの取得を開始する予定であり、「ファジーダークマターの影響を見始めるか、排除する」ことになる。
コロンビア大学の宇宙物理学者であるJeremiah Ostriker氏は、この研究には関与していなかったが、他の研究者はファジィ暗黒物質について推測しているが、新しいシミュレーションはその宇宙論的影響をより慎重に処理していると述べた。
「これは、この変形理論における構造の形成がどのようなものであるかの詳細を概説するのに役立つ」とOStrikerは付け加えた。 「そして、それは周りで最も興味深い変種理論の1つです。」
ランカスター氏によると、彼のチームの今後のシミュレーションは、ファジィ暗黒物質の影響の詳細を捉えることに焦点を当て、望遠鏡を通して見ることを期待できるかもしれないことについて天文学者に良い考えを与える可能性があるという。
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