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天の川銀河:130億年のシミュレーション  

正体は不明だが何も見えず重力だけは発生している物質「ダークマター」は、光で観測できる物質の10倍も存在するという。
このダークマターを直接検出しようと、地下深くに超低温にした液体キセノンのような高密度物質を置き、ダークマターの衝突で起こる発光を捉えようとする観察が続けられている、日本の岐阜県神岡にある「XMASS」などもその1つ。
XMASS:ダークマターの検出原理
問題なのはダークマターが極めて質量の小さい粒子であれば、衝突による反応は殆ど見られないと思われること、しかし質量は小さくとも十分な運動エネルギー(速度)をもっていれば検出は可能になると予測される。

ダークマターは目には見えないが質量をもった粒子の一種である以上、見える物質と同様、天の川銀河を巡っているはず。米・プリンストン大学のMariangela Lisanti氏らのチームは2011年に行われた「Eris」と呼ばれるコンピューターシミュレーションのデータに注目した。
この大規模シミュレーションでは初期宇宙のダークマターやガスを6000万個以上の粒子で表現し、130億年にわたる銀河形成と進化を精密に再現したそうだ。
m way
you tube:ERIS: World's first realistic simulation of the formation of the Milky Way
この結果、天の川銀河によく似た渦巻銀河が形成され、ダークマターの速度分布が宇宙初期の古い星々の速度分布とほぼ一致するのがわかった。つまり古い恒星の動きを見れば、ダークマターの動きでもあると見ることができる。
journal_pic.jpg
拡大
Erisシミュレーションで再現された天の川銀河、(左)すべての恒星、(中央)古い恒星、(右)ダークマターの分布、古い星の分布はダークマターと似て、より球状に近く銀河全体に広がっている(資料:L. Necib/Caltech)

古い恒星だとわかるにはスペクトル解析で重元素が非常に少ない星を探す必要があり、今のところ、その観測数は多くはないので、今後、天文衛星「ガイア」のデータがまとまれば、約10億個のデータが加わり、ダークマターの基本的性質を知る手がかりとなると期待される。
Gaia_Milky_Way_star_density_map.jpg
天文衛星「ガイア」で観測された天の川銀河の恒星の分布図(資料:ESA/Gaia)
今続けられているダークマターの検出法が有効かどうか、わかってくるかもしれない。

ご覧いただき、ありがとうございました。

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