宇宙の起源に関する新たな研究が示唆しているのは、数十億年前に宇宙を誕生させた単一のビッグバンではなく、宇宙に存在するダークマター（暗黒物質）の大量存在を説明するための第二の変革的な出来事があった可能性があるということだ。科学の発展によって、ビッグバンから数百万年後の宇宙の初期の瞬間を最近垣間見ることができたことで、この「ダークビッグバン」と呼ばれる出来事について新たな洞察を得ることができるかもしれない。これは、天文学者が約半世紀にわたって悩まされてきた謎を解く鍵となる可能性がある。

ダークマターは、光や電磁場とは一切相互作用しない仮説上の物質の形態であり、既知の宇宙の約27％を占めているとされる。天文学者は長年、銀河のクラスターが我々の既存の物理学の標準モデルでは説明できない方法で動く理由を説明しようと試みてきた。数学を合わせるためには、我々が見ることができない何かが存在するというのが主流の説明である。しかし、人類の長年の努力にもかかわらず、この物質を直接観測することはまだできていない。

現在、一部の研究者は、第二のビッグバンが、我々が普段扱っている通常の物質の後に、この異質な物質を宇宙にもたらしたのではないかと考えている。「人々は常に、すべてが単一のビッグバンで同時に創造されたと仮定しているが、本当にそうでしょうか？」とテキサス大学オースティン校の物理学教授であるKatherine Freese氏はNew Scientistに語っている。

プレプリントサーバーarXivにアップされているまだ査読されていない論文で、Freese氏と彼女の同僚たちは、「ダークビッグバン」が「宇宙誕生後1か月未満の時に発生した可能性がある」と提案している。彼らは、この出来事が、プロトンの質量の10兆倍もの巨大な粒子である「ダークジラ」を含む、いくつかの異なる種類の暗黒物質を形成した可能性があると示唆している。しかし、この出来事が強制的で突然なものではなく、より徐々に進行した場合、ダークビッグバンは、衝突ごとに互いを吸収する「ダークカニバル」粒子を生み出した可能性がある。

これらの粒子は、天文学者が数十年にわたって標準物理学モデルの外にある神秘的な力を説明するために提唱してきた「弱く相互作用する大質量粒子」（WIMPs）と呼ばれる主要な暗黒物質候補と似ていなくもない。フリースは現在、宇宙の重力波背景から生じる重力波を研究することで、彼女のダークビッグバン理論についてさらに光を当てることを期待している。

彼女の研究は、天文学コミュニティにおける大きなシフトの一部である。宇宙を創造した一つの大きな出来事ではなく、宇宙がいくつかの相転移を経て、物質から暗黒物質まで、すべてを徐々に生み出してきたのではないかと、宇宙学者たちは現在疑問に思っている。

高度に磁化された中性子星であるパルサーから送信される信号の乱れを測定することにより、科学者たちはこれらの重力波、すなわち時空の波紋の起源を特定しようと試みており、宇宙の最初の日々に関する洞察を得ることを期待している。

そうすれば、暗黒物質の存在に関する謎、あるいは「ダークジラ」や「ダークカニバル」が私たちを取り巻く物質の大部分を占めているかどうかについて、一歩近づくことができるかもしれない。

論文

• arXiv: Dark Matter and Gravity Waves from a Dark Big Bang

参考文献

• New Scientist: A second big bang? The radical idea rewriting dark matter’s origins
• TEXAL: 宇宙は「暗黒のビッグバン」で始まったかもしれない