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ダークマターが超大質量ブラックホール合体の説明に役立つ可能性

ダークマターの正確な正体については、天文学者はまだ解明できていないが、その一般的な物理的性質についてはある程度わかってきている。ダークマターが銀河の周りにどのように集まっているのか、宇宙の物質の多くをどのように構成しているのか、そしてダークマター自身がどのように相互作用するのかさえわかっている。そして今回、ダークマターがどれほどの速さで移動できるかを調べる新しい研究が発表された。

この研究では、力学的摩擦として知られる効果に焦点を当てている。2つの物体が互いに滑り合うような摩擦ではないので、この言葉は少し語弊がある。重力抗力と言った方がいいかもしれない。これは1943年にスブラマニヤン・チャンドラセカールによって初めて研究されたもので、拡散体の重力相互作用によって引き起こされる。

大質量星が赤色矮星の星団の中を移動する様子を想像してほしい。どの恒星も衝突することはないだろうが、恒星間の重力相互作用は恒星の運動に影響を与える。大質量星は星団から離れるとき、赤色矮星の重力に引っ張られて減速する。一方、赤色矮星は大質量星の方に少し引きずられるように速度を上げる。星団内の星の速度の変化を追跡すれば、衝突前の星団の速さを知ることができる。

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力学的摩擦の銀河系への影響。 (Credit: Kipper, et al)

物質とダークマターの間でも同じ効果が起こりうる。ダークマターの存在は銀河系の星の運動に影響を与え、力学的摩擦のおかげで銀河系の形が歪む。銀河がどのように歪んでいるかをマッピングすることで、研究チームは銀河の近くにあるダークマターの運動を計算することができる。そこで研究チームは、密集した銀河団に属さない歪んだ銀河を見つけることに焦点を当てた。その銀河はかなり孤立しているので、歪みはダークマターが原因で起こっているに違いない。

そして、これらの歪んだ銀河の形をN体シミュレーションと比較し、ダークマターの運動をマッピングした。彼らが懸念していたことのひとつは、データの不確実性が大きすぎて、ダークマターについて意味のある制約を与えることができないということだった。研究チームは、利用可能なサンプルでは、データのばらつきはわずか10%程度であることを示した。これは、近傍銀河に適用するのに十分な精度であることを意味する。例えば、大マゼラン星雲の詳細なガイア観測によって、天文学者はそこでの暗黒物質の速度を把握することができるはずだ。

このアプローチは、天文学者にダークマター研究のための新たな手段を与える。将来の観測によってダークマターの性質を突き止めることができれば、ダークマターの正体を突き止めることができるかもしれない。


論文


この記事は、BRIAN KOBERLEIN氏によって執筆され、Universe Todayに掲載されたものを、クリエイティブ・コモンズ・ライセンス(表示4.0 国際)に則り、翻訳・転載したものです。元記事はこちらからお読み頂けます。

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