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ダークマターについて。宇宙に暗黒物質が存在することは色んな資料を読んで理解し...

sho********さん

2012/4/1021:27:58

ダークマターについて。宇宙に暗黒物質が存在することは色んな資料を読んで理解したのですが、宇宙で今把握出来ているのはわずか4%で、大部分はダークマターやダークエネルギーらしいのですが

、ダークエネルギーもダークマターも謎に包まれたままなのに、この割合はどうやって出されたのでしょうか?
何十年も学者達が研究を続けてきたのに本当にわずか4%しかわかってないのでしょうか。

補足みなさん、回答ありがとうございます。
ダークエネルギーが宇宙を膨張させるエネルギーということは、ダークエネルギーと言われている何らかの力が宇宙の膨張の原因で、膨張が加速していると言うことはその力は増えていっているということですか?
それでは、ダークマターは宇宙を取り巻いていて、宇宙のある程度の秩序を保たせている物質ということですか??宇宙を作ったのはダークエネルギー?

この質問は、活躍中のチエリアン・専門家に回答をリクエストしました。

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per********さん

編集あり2012/4/1319:35:05

【宇宙成分の構成比について】

ある種の超新星爆発は、一定の条件を満たした場合に起こるので、すべて同じ明るさになります。従ってこの超新星爆発を観測すれば、どのくらいの距離にあるのか(あったのか)が分かります。さらにその宇宙膨張による赤方偏移などの観測を照らし合わせると、宇宙膨張がどの程度加速(減速)しているかが分かります。これらの観測データを元にフリードマン方程式から、最も現実の宇宙を表すようにパラメータを決めるわけです。

現在の観測データから、

物質密度成分パラメータ(ダークマターを含む)=0.279
ダークエネルギー成分パラメータ=0.721

となります。普通成分パラメータは、主に放射性分、物質成分、ダークエネルギー成分、曲率成分に分かれますが、観測から宇宙は平坦である事が分かってますので、これらの成分の合計は1となります。また現在の宇宙では放射性分、曲率成分はほとんどゼロになってしまうんです。なので上記成分で大部分を占めるわけです。

【ダークマターについて】

ニュートリノがダークマターの最有力候補となった事もありますが、宇宙の構造形成理論に致命的な影響を及ぼすことが分かり、早々に除外されました。ニュートリノは観測されるダークマターの性質を満たさないんです。

現在主流の候補は「超対称性理論」で想定されている中性素粒子です。なぜこんな物を持ち出すかと言うと、現在(ほぼ)確定している「標準モデル」の素粒子はニュートリノ以外候補が無く、そのニュートリノでさえ上記のように除外されてしまったからです。逆に言えば、大統一理論の完成には新たな素粒子の導入が必要で、そのような素粒子が宇宙に満ち溢れていると考えるのは極自然な発想なのです。

【4%という値について】

確かに96%が不明と言うのは絶望的に感じるかもしれませんが、96%はダークマターとダークエネルギーと言う事が確定してるんです。その性質の詳細もかなり分かってます。しかし具体的にそれが何なのか、どこから生まれたのかが分からないということです。もしかしたら、明日にも天才が現れ大統一理論を完成させ、ダークマターやダークエネルギーの謎を解いてしまうかもしれないんです。だからこんなパーセンテージに意味は無いんです。

そこに謎があるという事を発見し、観測に基づいた具体的な質問をすることができれば、必ず謎を解くことができるんです。過去科学は神の領域とさえ言われるような謎を解き明かしてきたんです。この問題も例外では無いでしょう。しかし残念な事に、我々には認識さえしていない謎がたくさんあるだろうと言う現実です。

謎を発見し具体的な質問をする事、それが重要なのです。

【補足について】

物質密度成分は宇宙の膨張を引き留めるように働き、ダークエネルギー成分は宇宙を膨張させるように働きます。現在の宇宙は上記のようにダークエネルギーが優勢で加速膨張をしています。一方で宇宙の大きさa(スケール因子)とこれらの成分密度の関係は・・・物質密度はaの3乗に逆比例し、ダークエネルギー密度はaに寄らず一定です。ダークエネルギーによる宇宙を膨張させる力は変わらないんです。ちなみに放射性分はaの4乗に逆比例します。

なので時間が経つほど宇宙の膨張を引き留める力が弱まり、さらに膨張が加速する事になります。今のところ加速膨張を止める物は無いと考えられています。加速が増大し続けると・・・近距離でも銀河の後退速度が光速を超え、宇宙の地平がどんどん近づいてきます。観測可能な宇宙の範囲が小さくなります。やがて太陽系の大きさになり、さらには原子レベルの距離でさえ後退速度が光速を超えてしまい、何もかもバラバラに引き裂かれます。これがビッグリップです。

質問した人からのコメント

2012/4/17 10:48:10

降参 回答者のみなさん、わかりやすい回答ありがとうございました。
理論や原理の上で数値が決められてるのには驚きました。
宇宙全体のことを想定ではあれ、突き止められてる研究者はすごいですね。
今回は補足にまで回答していただいたpermtationさんに選ばせていただきます。
勉強になりました。ありがとうございました。

ベストアンサー以外の回答

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don********さん

2012/4/1201:51:07

万有引力の法則は数式で表されていて、天体の運動から天体の質量を逆算することができます。

暗黒物質=ダークマターの存在は、1934年にフリッツ・ツビッキーによって銀河団中の銀河の軌道速度における"欠損質量" (missing mass) を説明するために仮定された。彼は、ビリアル定理をかみのけ座銀河団に適用し未観測の質量の証拠を得た。ツビッキーは、銀河団の全質量をその周縁の銀河の運動に基づいて推定し、その結果を銀河の数および銀河団の全輝度に基づいて推定されたものと比較した。そして、彼は光学的に観測できるよりも400倍もの推定される質量が存在することを発見した。銀河団中の可視的な銀河の重力はそのように高速な軌道に対して小さすぎるので、何らかの外部要因が必要であった。これは"質量欠損問題" (missing mass problem) として知られている。これらの結論に基づき、ツビッキーは銀河団を互いに引き寄せる十分な質量や重力を及ぼす目に見えない物質が存在するはずであると推測した。
その後、宇宙の暗黒物質の存在を示唆する観測が報告されている。銀河の回転速度、弾丸銀河団のような銀河団による背景物体の重力レンズ効果、そして銀河および銀河団を取り巻く熱い気体の温度分布などの観測結果である。

ダークエネルギーは宇宙を膨張させる正体不明のエネルギーであり、質量を持ったダークマターとは別に考えなくてはならない。

rai********さん

2012/4/1108:46:28

単に計算の得意な学者さん達が、観測事実に合わせて勝手に出してきた数字です
物理の理論なんて物は、少し時間が経てば事情が180度変わり、それ以前の物は全く無価値となって教科書の改定程度では済まない大激変が何度も押し寄せているのです
少し前まで、宇宙はエーテルで満たされていると信じられていた
今はダークマターで満たされていると言われています
ニューリノに質量があり、これがダークマター候補の一つだと言われ始めて何年も立つが、未だニュートリノに質量がある事による弊害や矛盾が解決されたという話しも聞きません

そんなものなんです
人類の科学なんてまだまだそんな物

zak********さん

2012/4/1107:10:56

>本当にわずか4%しかわかってないのでしょうか。

地球に生息し、かなりの科学技術を有している現状でも地球全体すらまったくと言って良い程把握出来ていない人類がそれ以上に困難な環境下の宇宙をどう把握すると?
余談ながら世界中の宇宙を観測、研究する機関の全てを足しても同時に観測可能なエリアは宇宙全体の1%にも満たないと言われています。

air********さん

2012/4/1102:26:25

宇宙の占めるエネルギーのうち、普通の物質を4%、ダークマターを22%、ダークエネルギーを74%だと仮定した宇宙のモデルを構築すると、もっとも観測結果を良く説明できるんです。
人工衛星による観測の結果や、宇宙の大規模構造を再現するためのダークマターの見積もりともこの割合はよく合ってます。
別にその辺の空間を切り取ってきて、ダークマターとダークエネルギーの密度を測ってきたわけじゃないです。
そんなことは少なくとも今は出来ませんからね。

でも、テキトーに決めた割合では無いということです。

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qqq********さん

2012/4/1100:15:38

元々の空間が最初から広がって,今のように広大な宇宙の空間になっている事自体が想像を絶する莫大なエネルギーが必要な筈ですから,4%というのは全く多い方で,このエネルギーを抜かして今の科学で4%を考えています。
宇宙の銀河が泡状に広がっている事や,銀河の内外が同じ速さで回っている事,そして10年ほど前に広がりが加速されている事が観測されて,宇宙がこれからも広がる事になる理由のエネルギーの出何処を合わせて,ダークマターやダークエネルギーを根拠にしてます。

今の科学のストリーではそうならない宇宙が,現実に観測される事に付いて,その辻褄を合わせるのに必要として出て来たダークエネルギー等を数字で上げたのです。
それでもし宇宙を別の姿としてみると,私は全くこのダークエネルギーも必要とせずして説明する事が出来ます。
あくまでも私個人の考えですが,過去の回答で載せてみます。
http://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q1183850956

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