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株式会社 夢の友出版 公式ブログ

 

暗黒物質(ダークマター)の正体解明に期待 

 昨日(7月23日)、宇宙飛行士の油井亀美也(ゆい・きみや)さんを乗せたソユーズ宇宙船がカザフスタンのバイコヌール宇宙基地から打ち上げられました。油井さんは、打ち上げから約8時間後に国際宇宙ステーション(ISS)に入り、今後5か月間の宇宙滞在がスタートしました。8月半ばに打ち上げられる予定の「こうのとり」には、暗黒物質を探す実験装置が積み込まれ、油井さんもその実験に加わることになっています。
 暗黒物質は、現在の観測では宇宙の約4分の1を占めるとされていますが、その実態はまったく分かっていません。暗黒物質には質量があり、密度の高い部分では非常に強い重力が生じており、遠方の天体の光の進路を屈折させる「レンズ効果」があることから、その存在が確認されています。世界中の研究者の懸命の努力によって、数億光年かなたの銀河が広範囲に観測され、最近になって暗黒物質分布を表す地図が発表されました。その地図によれば、かに座の方向、月の直径10個分の範囲に、暗黒物質の集中している場所が9か所あることもわかってきました。
 世界中の科学者は、暗黒物質の分布と時間変化を調べることによって、宇宙の膨張のカギを握る「ダークエネルギー」の正体と、それがどのように宇宙の歴史に関与してきたかを突き止めたいと考えています。
 今回の国際宇宙ステーションでの暗黒物質の観測・実験は、地球上のように大気の影響がない宇宙空間での実験となるため、その成果が大いに期待されているのです。日本の宇宙飛行士油井亀美也さんへの期待も、今後ますます高まっていくことでしょう。


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人類の母なる暗黒物質~その痕跡を確認か? 

 最近の研究では、宇宙の構造をつくるうえで謎の物質である「暗黒物質」が大きな役割を果たしたと考えられています。現在わかっていることは、宇宙の組成の23%程度は「暗黒物質」が占めており、同様に正体不明の「ダークエネルギー」と合わせると実に96%が未知の存在であるということです。つまり、私たちが目にすることができる星や銀河などの物質は宇宙全体のわずか4%に過ぎないわけです。

 目には見えない暗黒物質の存在は、遠くの天体の光が地球に届く間に、強力な重力で曲げられる現象が観測されることで予測されていました。宇宙の誕生から現在の星や銀河をかたちづくってきたのは、この暗黒物質の強力な重力のおかげなのです。その意味で、暗黒物質は、星のかけらである私たち人類を生み育ててきた母なる物質ということができます。

 今回、スイスにある欧州合同原子核研究機関(CERN)が行った実験の結果は、この暗黒物質の痕跡を示すものとして注目されています。この実験は、マサチューセッツ工科大学のサミュエル・ティン教授を中心とする研究者グループが、国際宇宙ステーションに取り付けたアルファ磁気分光器という装置を使い陽電子の観測に成功したというものです。陽電子は、暗黒物質同士が衝突して消滅する際に発生すると考えられているもので、この結果により暗黒物質が実際に存在する可能性が高まったとされ、今後の研究に期待が集まっています。

 現在の宇宙論最大のテーマである、未知の物質と謎のエネルギーの正体が明らかになる日も近いかも知れません。

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ヒッグス粒子がつくる宇宙 

銀河宇宙イメージ

 欧州合同原子核研究機関(CERN)(スイス・ジュネーブ)が、昨年の夏に発見された新粒子の再解析結果について、「ヒッグス粒子であることを強く示している」と正式発表し、万物に質量を与えるとされるヒッグス粒子(Higgs boson)の存在が確認された。

 宇宙の誕生と進化に大きくかかわっているというヒッグス粒子は、イギリスの物理学者ピーター・ウェア・ヒッグス(Peter Ware Higgs, 1929年~ )が、1964年にその存在を予言していたもの。物質の最小単位は素粒子と呼ばれるが、質量は最初からあったものではなく、ヒッグス粒子の働きによって生まれたという。
 
 宇宙が約137億年前のビッグバンで誕生したとき、全ての物質には質量がなく、真空中を何の障害もなく光速で自由に飛び回っていた。しかし、宇宙が冷えて真空の性質が変化すると、このヒッグス粒子が真空をびっしりと埋め尽くした。素粒子はこの“ヒッグス粒子の海”の中で動きが取れなくなり、質量をもつ粒子のようにふるまうようになったとされる。このヒッグス粒子が存在しなければ、現在のような宇宙は生まれなかったという。

 現在までの測結果によると、宇宙全体の物質エネルギーのうち、74%がダーク・エネルギー(暗黒エネルギー)、22%がダーク・マター(暗黒物質)で、実際に観測可能な物質は4%程度にすぎないことが分かってきた。ヒッグス粒子の発見で、残り96%の発見に繋がることが期待されている。

 ヒッグス粒子の発見は、物質や宇宙の成り立ちを理解するために役立つばかりでなく、宇宙の将来像を予測するうえでも、非常に重要な手がかりをもたらしてくれるだろう。

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冬の星座の物語~オリオン座 

 四季をとおして一番明るく形の整ったオリオン座は、真冬には南の空高く輝き、一層美しく輝いて見えます。オリオン座は、赤く明るいベテルギウスと白く輝くリゲルとオリオンの帯である斜め一列に並んだ三つ星など、5個以上の星々からなる美しい星座です。オリオンはギリシア神話に登場する巨人の狩人の名前です。

 先日のロシアでの隕石落下以来、宇宙や星に対する科学的な関心が世界的に高まっていますが、今日は、もっと夢のある星々にまつわるギリシア神話の世界を、ちょっとだけのぞいてみましょう。

◆狩人オリオンと月の女神アルテミスの恋

 オリオンは、海神ポセイドンとミノス王の娘エウリュアレーとの間に生まれた、神と人間の両方の血を引く美しい青年です。オリオンは、狩人の名人であり、同時にポセイドンから水の上を歩く能力を授かっていました。

 あるとき、オリオンは月と狩りの女神アルテミスと出会い、やがて二人は愛し合うようになりました。アルテミスは、毎日、野山を駆けめぐって暮らす美しい女神で、二人はお互いに狩りが得意ということで親しさを増していったのです。しかし、アルテミスの兄である太陽神アポロンは、そのことを不快に思って悪だくみを仕掛けます。

 ある日、オリオンが頭だけを出して海の中を歩いているのを見つけたアポロンは、金色の光で海を照らしておいて、妹のアルテミスにこう言いました。
「おまえは、弓の名人だけれど、あの金色に光っているものを射抜くことはできまい。」
 アルテミスは、腕に自信があります。
「まあ、見ていてごらんなさい。」
 というなり、弓に矢をつがえると、金色に光るものめがけて一気に射かけました。矢はヒューと一直線に飛んで、見事にその的を射抜きました。
 後に浜辺に打ち上げられた的を見て、アルテミスはそれが愛するオリオンの亡骸だったことを知り、あまりのことに悲嘆にくれます。

 アルテミスの悲しみは深く、大神ゼウスに願い出てこう言いました。
「私が銀の馬車で夜空を駆け抜けていくときにはいつでも会えるように、オリオンを夜空に輝く星座にしてください。」
 不憫に思った大神ゼウスは、アルテミスの願いを聞き入れ、オリオンを空に昇らせ美しい星座にしました。
 
 それ以来、冬の夜には、明るく大きな月が、オリオン座のすぐそばを通って行くようになったということです。

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いつか人類は巨大隕石の衝突で滅びる? 

 ロシア中部ウラル地方のチェリャビンスク州付近で15日午前9時20分(日本時間午後0時20分)ごろ、巨大な閃光とともに隕石が落下し、その衝撃波により広いエリアの建物などに大きな被害が出た。米航空宇宙局(NASA)は、この隕石について、大気圏突入前の直径は約17メートル、重さは約10000トンとの推計を発表した。今度の隕石は、1908年にシベリアに落下し大爆発の衝撃波で広範な森林をなぎ倒したツングースカの隕石事件以降、最大のもの。
 
 NASAによると、この隕石は火星と木星の間にある小惑星帯から飛来し、秒速32.5キロメートルで大気圏に突入。ロシア南部の上空20~25キロで爆発して複数の破片に分裂し、広島型原爆の20倍以上の300キロトンのエネルギーが衝撃波として放出された。現在、世界中で地球に衝突する可能性のある小惑星を探索しているが、今回の隕石を発見できなかったことについて、NASAは「明るい昼間の空から飛んできたので望遠鏡で発見するのは非常に困難」と説明している。この大きさの隕石の落下は100年に1個程度あるという。

 ところで、もっと大きな天体が地球に衝突したらどうなるのだろうか。今から6500万年前には、直径が10キロメートルの巨大隕石が地球に激突し恐竜が絶滅したといわれている。このときは激突による衝撃波が地球全体に広がり、巻き上げられた大量の塵が成層圏まで達して地球全体を覆ったため太陽光線が遮られ、地球規模の寒冷化が進んで氷河期が長期間続いた。そのため、恐竜のような大型の生物を始め、多くの生物が食糧を失い絶滅したといわれている。
 また、オーストラリアには、隕石との衝突で出来た直径900メートルもあるウルフクリークと呼ばれる巨大なクレーターがあり、数億年・数万年というスパンでは、多数の巨大隕石が地球に衝突していることがわかっている。近いところでは、1994年7月には、シューメーカー・レビー第9彗星が木星の重力に引き寄せられで爆発、21個のかたまりに分裂して次々に木星に衝突する様子が観測され、人々に衝撃を与えた。また、日本国内でも、1992年に島根県美保関町(現・松江市)で重さ6.4キロの隕石が落下し、民家の屋根を直撃した例や、1996年には茨城県つくば市の上空で隕石が爆発し破片が周辺に落下した例などがあり、隕石の落下はそれほど珍しいことではない。

 現在では、このような危険な小惑星や彗星を根こそぎとらえようと、世界中の天体観測所やアマチュア天文学者によって四六時中監視が続けられている。幸いにして、今のところ近い将来地球に衝突しそうな天体は発見されていないが、その運命の天体が出現する確率は決してゼロではない。いつかは起こる地球との衝突、そのとき人類は迫りくる危機を回避する手段を手に入れているだろうか?それとも、恐竜と同じ運命をたどるのだろうか?

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