ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡が、暗黒物質によって駆動される「ダークスター」を発見した可能性があるという報告について解説する動画である。ダークスターとは、核融合ではなく暗黒物質粒子の対消滅によってエネルギーを生み出す、初期宇宙に存在したと考えられる理論上の天体である。研究チームはウェッブ望遠鏡のデータから4つの候補天体を特定し、そのうち1つは特定のヘリウム同位体の吸収線を示している。ただし信号対雑音比は2.4程度と低く、ALMA電波望遠鏡やチャンドラ衛星による追加観測での確認が待たれている。もし確認されれば、弱相互作用性大質量粒子(WIMP)という特定のタイプの暗黒物質の存在を強く支持する証拠となる。発表者自身はダークスターの存在に懐疑的であるものの、この発見が暗黒物質粒子の性質を特定する上で極めて有用である可能性を認めている。
ジェームズ・ウェッブ望遠鏡がダークスターを発見
ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡が、暗黒物質によって駆動されるダークスターを発見しました。たぶん、ですが。研究者たちは現在、他の望遠鏡による確認を待っているところです。もしこれが確認されれば、それは非常に興味深いことになります。なぜなら、私はダークスターは存在しないとかなり確信していたからです。
ダークスターとは何なのか、そして彼らが実際に発見したとすれば、それは何を意味するのでしょうか。見ていきましょう。
ちなみに、これらのサイエンスニュースはsciencewtg.substack.comでも読むことができます。
ダークスターとは何か
私たちの太陽は約46億歳です。太陽は水素やヘリウムのような軽元素の核融合によって放射線と熱を生み出しています。今日のすべての恒星はこのように機能しています。しかし、初期宇宙では、恒星は全く異なる方法で機能していた可能性があります。
それらは暗黒物質によって駆動されていた可能性があるのです。暗黒物質とは、私たちには見えない謎の物質ですが、宇宙物理学者たちは宇宙のすべての物質の80%を構成していると考えています。
暗黒物質は本当に存在するのでしょうか。まあ、私たちはまだそれを解明しようとしているところで、ダークスターを見つけることがその方法かもしれません。
2007年、Katie Freeseと共同研究者たちは、奇妙に聞こえるかもしれませんが、暗黒物質がガスを光らせることができる、つまり恒星を輝かせることができると指摘しました。これは核融合によって起こるのではなく、暗黒物質の粒子が互いにぶつかり合って光の閃光の中で対消滅するために起こります。
これによってエネルギーが生成され、通常の物質が加熱されます。そして通常の物質がさらなる放射線を放出するのです。つまり、通常の物質が輝き始めるのです。それは恒星になったのです。
「ダークスター」という名前はやや誤解を招くものです。それらは暗くはなく、実際には非常に明るいのです。しかし、それらは暗黒物質によって駆動されています。また、マーケティング部門によれば、「対消滅駆動星」というネーミングはフォーカスグループでの評判が悪かったそうです。
しかし、ダークスターは長くは輝きません。なぜなら、暗黒燃料を非常に速く使い果たしてしまうからです。その後、それらは崩壊し、通常の物質は私たちが知っているような恒星を形成していくのです。ですから、初期宇宙でそれらを探す必要があります。
ダークスターの特徴
これらのダークスターは通常の恒星とは非常に異なります。なぜなら、それらは通常の物質を引き寄せる大きくてふわふわした暗黒物質の雲から形成されるからです。これは、それらが巨大で非常に広がっているということを意味します。
それらの直径は一般的に地球から太陽までの距離の10倍ほどで、質量は私たちの太陽の100万倍以上にまで成長する可能性があります。
ダークスターは、もし存在するなら、極めて明るいです。しかし、表面温度が約5万ケルビン程度にまで達する他の初期の恒星と比較すると、ダークスターは冷たく、約1万ケルビン程度しかありません。
ウェッブ望遠鏡による発見の可能性
では、それらは存在するのでしょうか。新しい論文で、ダークスターを提唱したKatie Freeseを含む宇宙物理学者のグループは、ウェッブのデータの中に、それぞれ約100万太陽質量を持つ超大質量ダークスターにまさに見える4つの天体を発見したと述べています。
それらは通常の恒星ではあり得ないと彼らは言います。なぜなら、通常の恒星はそれほど速く大きく明るくならないからです。
これらの候補の1つは特別です。なぜなら、それは特定のヘリウム同位体に適合する分光吸収線を持っているからです。これは、大きくてふわふわしたダークスターに期待されるものなのです。
もし正しければ、これは非常にエキサイティングです。しかし、現時点での信号対雑音比は約2.4程度しかありません。つまり、それほど多くはないのです。彼らは現在、他の実験によってこれが確認されるのを待っています。
たとえば、チリのALMA電波望遠鏡アレイは、分光線をより詳しく調べることができます。これは、それが何らかの星雲であることを除外するのに役立つ可能性があります。そして、チャンドラ衛星はX線領域でそれを調べることができます。
暗黒物質研究への意義
もし彼らが正しければ、この発見は特定のタイプの暗黒物質、つまり弱相互作用性大質量粒子に対する強力な支持となるでしょう。そして、それらは自己対消滅を起こすことができる必要があります。
これらの弱相互作用性大質量粒子、略してWIMPは、何十年もの間、最も人気のある暗黒物質候補でした。それらは近年、人気を失っています。なぜなら、予想に反して、大型ハドロン衝突型加速器でこれらの粒子が見つからなかったからです。
これが、私がダークスターは存在しないと考えている理由です。しかし、ダークスターの場合、粒子は極端に大質量である必要はなく、私たちが持っているすべてのデータと互換性のある質量範囲があることは認めます。
一般的な暗黒物質や特にWIMPに対する私の懸念はさておき、ダークスターは暗黒物質粒子の性質を特定するために極めて有用でしょう。そして、それは最終的にこの分野を前進させる可能性があります。これが、これが良い論文である理由です。
しかし、信号対雑音比が非常に低いため、これにはブルシット評価7を与えます。私は信号対雑音比2.4で暗黒物質の方向にMond-o-meterをわずかに調整しますが、それについて本当に確信することはできません。
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