【2018年10月9日 カリフォルニア大学バークレー校】
ダークマター（暗黒物質）は天文学で最も厄介な難問の一つだ。宇宙にある物質の84.5%がダークマターであることはわかっているが、その正体となる物質を検出した者はいない。
ダークマターの候補として挙がっている物質は、「アクシオン」のような非常に軽い粒子から「MACHO」（銀河ハローに存在するかもしれない大質量でコンパクトな天体）まで、質量の範囲で90桁にもおよぶ。MACHOの一例としては、宇宙誕生の直後に作られ、太陽の数十倍から数百倍の質量を持つとされる「原始ブラックホール」も含まれる。
理論家の中には、ダークマターは複数の粒子や天体からなるという説を唱える人もいる。しかし、互いに無関係の成分がダークマターの中にいくつもあるとすると、それぞれについて起源の説明が必要となり、モデルが非常に複雑になってしまう。
「ダークマターが、非常に重いブラックホールと非常に軽いブラックホールの2種類からなる、またはブラックホールと未知の粒子からなると考えることもできます。しかしそうすると、片方の成分はもう片方の成分に比べて1個あたりでは何桁も質量が大きいことになり、にもかかわらずトータルの質量では同じくらい存在しなくてはなりません。天体から顕微鏡レベルのものまで、あるいは宇宙で最も軽い粒子まで考えられるので、非常に説明が難しくなります」（米・バークレー宇宙論物理学センター Miguel Zumalacárreguiさん）。
バークレー宇宙論物理学センターのZumalacárreguiさんとUroš Seljakさんは、遠くにある天体から来た光が地球に届く途中で何らかの重力源に曲げられて増光する「重力レンズ効果」に着目した。ブラックホールやMACHOがもし宇宙にたくさんあれば、遠方で起こったIa型超新星の光にこうした重力レンズが影響を与えるはずだ。Ia型超新星は爆発後の最大光度がどれも同じになるため、宇宙の距離を測る標準光源として使われている。
Zumalacárreguiさんは「Joint Lightcurve Analysis」と「Union 2.1」という2通りの超新星カタログを使い、前者では580個、後者では740個の超新星について、明るさと距離の統計解析を行った。彼らは、もしダークマターの正体がブラックホールやMACHOなら、超新星の増光・減光のタイプから予測される明るさよりも0.1〜1%ほど明るく見えるものが8個は存在するはずだと推定したが、解析の結果、実際にはそうした超新星は一つも見つからなかった。
この結果からZumalacárreguiさんたちは、原始ブラックホールやMACHOは、仮に存在するとしても宇宙のダークマターのたかだか約40%を占めるにすぎないと結論した。さらに、「Pantheonカタログ」と呼ばれる別の超新星カタログで1048個の明るい超新星を用いた最新の解析では、より厳しい23%という上限値が得られている。
■手前のブラックホール（中央）によって超新星（左下）とその母銀河の像が重力レンズ効果で歪められ、実際より明るく見えるようすを表したイラスト
http://www.astroarts.co.jp/article/assets/2018/10/14042_lens.jpg
■超新星と観測者の間にブラックホールがあると、その重力によって超新星からの光の経路が曲げられ、光を増光するレンズの役割を果たす
http://www.astroarts.co.jp/article/assets/2018/10/14043_supernova.jpg
〈参照〉
UC Berkeley：Black holes ruled out as universe’s missing dark matter
http://news.berkeley.edu/2018/10/02/black-holes-ruled-out-as-universes-missing-dark-matter/
Physical Review Letters：Limits on Stellar-Mass Compact Objects as Dark Matter from Gravitational Lensing of Type Ia Supernovae 論文
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.141101
http://www.astroarts.co.jp/article/hl/a/10214_darkmatter
続きはソースで
引用元: ・【宇宙】ダークマターの正体はブラックホールではなさそう 遠方の超新星のデータを分析した結果［10/09］
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Source: 理系にゅーす
