宇宙には通常の物質よりも暗黒物質が多く、それらは通常銀河で混ざり合っています。巨大銀河団間の衝突では、星団から離れているクラスター内の高温ガス雲が互いに通過するときに摩擦が発生します。暗黒物質もこの摩擦の影響を受けないため、天文学者は通常物質に対する重力の影響を計算することができました。
ダークマターとノーマルマターは、銀河の2つの大きなクラスターの途方もない衝突によって離れてしまいました。 NASAのチャンドラX線天文台やその他の望遠鏡を使用したこの発見により、暗黒物質の存在が直接証明されます。
マサチューセッツ州ケンブリッジにあるハーバードスミソニアン天体物理学センターのチームメンバーであるマキシムマルケビッチ氏は、「これはビッグバンの他に、最もエネルギッシュな宇宙イベントだ」と語った。
これらの観察は、宇宙のほとんどの問題が暗いという最も強力な証拠を提供します。暗黒物質のかなりの証拠にもかかわらず、科学者の中には、ニュートンとアインシュタインによって予測されたものよりも銀河間スケールで強い重力の代替理論を提案し、暗黒物質の必要性を排除しています。ただし、そのような理論は、この衝突の観測された影響を説明できません。
アリゾナ大学ツーソン校のダグクロウ氏と研究のリーダーは、「暗いものに支配されている宇宙は途方もないように思われるので、私たちの考えに基本的な欠陥がないかどうかをテストしたかった」と語った。 「これらの結果は暗黒物質が存在することの直接の証拠です。」
銀河団では、星、惑星、そして地球上のすべてのものを構成する原子のような通常の物質は、主に高温ガスと星の形をしています。銀河間の高温ガスの質量は、すべての銀河の星の質量よりもはるかに大きいです。この通常の物質は、さらに大きな暗黒物質の質量の重力によってクラスター内で束縛されています。目に見えず、重力によってのみ検出できる暗黒物質がなければ、高速で移動する銀河と高温ガスは急速に飛び散ります。
チームは、チャンドラ望遠鏡で銀河団1E0657-56を観測するために100時間以上許可されました。このクラスターは、1億度のガスの壮大な弾丸型の雲が含まれているため、弾丸クラスターとも呼ばれます。 X線画像は、弾丸の形状が、小さいクラスターと大きいクラスターの高速衝突によって生成された風によるものであることを示しています。
チャンドラ観測に加えて、ハッブル宇宙望遠鏡、ヨーロッパ南部天文台の超大型望遠鏡、マゼラン光学望遠鏡が、クラスター内の質量の位置を決定するために使用されました。これは、アインシュタインの一般相対性理論で予測されているように、クラスターからの重力が背景の銀河からの光を歪ませる重力レンズ効果を測定することによって行われました。
この衝突の高温ガスは、空気抵抗と同様に抗力によって減速されました。対照的に、暗黒物質は重力を除いてそれ自体またはガスと直接相互作用しないため、衝撃によって減速されませんでした。これにより、データに見られる暗黒物質と通常物質の分離が生じました。代替重力理論で提案されているように、高温ガスがクラスター内で最も大きな成分である場合、そのような分離は見られなかったでしょう。代わりに、暗黒物質が必要です。
「これは、将来の理論が考慮に入れなければならない種類の結果です」と研究に関与しなかったシカゴ大学の宇宙学者、ショーン・キャロルは言った。 「ダークマターの真の性質を理解するために前進するにつれて、この新しい結果は無視できなくなります。」
この結果はまた、地球や太陽系でよく知られているニュートン重力が銀河団の巨大なスケールでも機能することを科学者に確信を与えます。
「私たちは重力に関するこの抜け穴をふさぎました、そして私たちはこの目に見えない物質を見ることにこれまでになく近づいています」とクロウは言いました。
これらの結果は、The Astrophysical Journal Lettersの次号に掲載されます。 NASAのマーシャル宇宙飛行センター（アラバマ州ハンツビル）は、エージェンシーの科学ミッション総局のチャンドラプログラムを管理しています。スミソニアン天体物理天文台は、マサチューセッツ州ケンブリッジのチャンドラX線センターからの科学および飛行操作を管理しています。
元のソース：Chandraニュースリリース
