スポンサーサイト

上記の広告は1ヶ月以上更新のないブログに表示されています。
新しい記事を書く事で広告が消せます。

足りない物質~その2

ダークマターの証拠、第二弾。(第一弾

今日はまず、前の重力の話にちょっと繋げていきます。


光には、質量がありません。ニュートンの重力の理論は、万有引力、とはいっても、質量があるものにしか働かない引力です。ニュートンが正しいとすれば、光は重いものに引っ張られることは無いんです。

アインシュタインが変えた事の1つは、これ。


アインシュタインの十八番だった思考実験の1つに、エレベーターの思考実験があります。

宇宙空間を、上(というか天井)に向かって加速しているエレベーターの中では、物が床に向かって引っ張られているように見えます。アインシュタインは、このエレベーターの中では、床の方向に地球があって重力が働いているのか、それとも天井の方向に向かって加速しているのかは区別出来ないのでは、と考えたんですね。これが、先月説明した等価原理の1つの見方です。

では、エレベーターの横に小さな穴が空いていて、光が真横に横切っていったらどうなるでしょうか?エレベーターが天井に向かって加速している場合、光は下に向かって曲がっているように見えるはずです(分かりますか?)。本当に、加速運動と重力の間の区別が出来ないとしたら、床の方向から重力が働いている場合にも、光は下に向かって曲がっていくはずなんです。

つまり、アインシュタインは、光も落ちる、と言ったんです。

この予測は、太陽の近くを通る星の光が曲がっている(星の位置がほんのちょっと違って見える)、という事で正しいことが分かりました。


どんな天体でも、近くを通る光を曲げています。ちょうど、レンズのような働きをするので、重力レンズ、と言われます。

レンズを通してみると、1つの物がいくつも見えたりしますよね。同じ様なことが、重力レンズによっても起こります。ハッブル宇宙望遠鏡の写真でどうぞ↓

Hubble

白っぽくて、丸っこい天体は、それぞれが1つの銀河系で、それが何個も比較的近くに固まっています。つまりこれは、銀河団の写真。

それ以外に見えるのは、その固まりの向こう側にある天体なんですが、少し不思議に見えませんか?

写真の真ん中辺りに見える、銀河団の向こうの銀河系は、どれも極端に細長いですよね。これは、重力レンズによって歪んで見えているからです。

そして、歪んでいる銀河系の中に、色が一緒で、形も似ているのがいくつか見えませんか?クリックして拡大してみると分かりやすいと思います。同じ様に見えるのは、同じ銀河系がいくつも見えているからです。


こういった重力レンズは、情報の宝庫です。なぜかというと、重力レンズの特徴を決めるのは、レンズとなっている天体の質量の分布だから。つまり、レンズの向こうから来る光が、どうやってレンズに曲げられるのかを調べれば、レンズになっている天体の質量の分布が分かるんです。

上の写真に出ている銀河団の質量分布は、重力レンズの分析からある程度分かっています。
CL0024
(写真はLSSTより)

何個も針のように突き上がっているのが、写真でも見える銀河系です。当然、周りより質量の密度がずっと高くなっています。

でも注目したいのは、針以外の部分。写真では、銀河系の間に物質が沢山あるようには見えません。重力レンズから見てみると、銀河系の無い部分にも、ふっくらとした質量のかたまりがあるんです。


これも、ダークマターの証拠だと考えられています。

もし一般相対論が正しくて、重力レンズの働きを正しく計算することが出来ているのなら、この銀河団には、大量の見えない物質がある、としか考えられません。

こんな風に、1つ1つの銀河系の外にまでダークマターが広がっているのだとしたら、前回の証拠、銀河系の中心からはるか遠くの星にも強い重力が働いていることも説明出来ます。

証拠に付いてはここまででもいいんですが、もう1つ、キレイな重力レンズの例を次回出します。

テーマ : 物理学
ジャンル : 学問・文化・芸術

コメントの投稿

非公開コメント

FC2ブログランキング

FC2ブログランキング

プロフィール

アシュリー

Author:アシュリー
カリフォルニア州バークリー在住、元スポーツジャンキーのアシュリーです。

今観るスポーツは、アーセナル(サッカー)とグリズリーズ(バスケ)、あとテニス。

専門の物理ネタ以外にも、色々書いていくつもりです。

Twitterをハンドル名Inoueianでやっています。

ブログ内検索
カレンダー
03 | 2017/04 | 05
- - - - - - 1
2 3 4 5 6 7 8
9 10 11 12 13 14 15
16 17 18 19 20 21 22
23 24 25 26 27 28 29
30 - - - - - -
最近の記事
最近のコメント
最近のトラックバック
カテゴリー
リンク
RSSリンク
月別アーカイブ
メールフォーム

名前:
メール:
件名:
本文:

カウンター
上記広告は1ヶ月以上更新のないブログに表示されています。新しい記事を書くことで広告を消せます。