宇宙・NASAホント

宇宙の95%は“正体不明”。私たちが知っている物質は、たった5%しかなかった

宇宙の95%は“正体不明”。私たちが知っている物質は、たった5%しかなかった

読む前に予想してみよう!

ダークマターは、光を出さない真っ黒なチリやガスのことだと分かっている

研究カード(どんな研究?)
対象
宇宙全体(宇宙背景放射・超新星・銀河の回転)
規模
全天観測と多数の天体
研究の種類
観測+宇宙論モデル
確かさ
★★★★☆
3秒でわかる

宇宙の中身のうち、星や私たちの体を作る普通の物質は約5%。残りは正体不明のダークマター約27%とダークエネルギー約68%と考えられている。

ひとことで言うと宇宙のほとんどは、だれも正体を知らない“なにか”でできている!

もくじ
  1. 宇宙の「中身」の内訳
  2. ダークマター:見えないのに「重さ」がある
  3. ダークエネルギー:宇宙を「加速」させる力
  4. 正体探しは、いまも進行中
  5. まとめ

夜空の星、太陽、地球、海、そしてあなたの体。私たちが知っている「物質」をぜんぶ集めたら、宇宙の何%になると思いますか?

答えは、たったの約5%です。

残りの約95%は、正体がまったく分かっていない“なにか”。21世紀の科学がいまだに解けない、宇宙最大のミステリーです。

01宇宙の「中身」の内訳

ヨーロッパの宇宙望遠鏡プランクが、宇宙誕生から約38万年後の光(宇宙のいちばん古い光)を精密に観測した結果、宇宙の中身はだいたいこう見積もられています。

  • 普通の物質(星・ガス・惑星・人間など):約5%
  • ダークマター(暗黒物質):約27%
  • ダークエネルギー(暗黒エネルギー):約68%

「ダーク」とは「闇」という意味ですが、ここでは「見えない・正体が分からない」という意味で使われています。

私たちの知っている物質は、宇宙のほんの一部(イメージ)
私たちの知っている物質は、宇宙のほんの一部(イメージ)

02ダークマター:見えないのに「重さ」がある

ダークマターは、光を出さず、光を反射もしないのに、重力だけははたらかせる不思議な存在です。

その存在がはっきり意識されるようになったのは、銀河の回り方の観測からでした。

たとえるなら、メリーゴーラウンドの外側の馬が、ものすごい速さで回っても飛んでいかない。見えないけれど、がっちりつかんでいる何かがある──それがダークマターです。

03ダークエネルギー:宇宙を「加速」させる力

もうひとつの謎、ダークエネルギーの発見はさらに衝撃的でした。

宇宙は膨張しています。でも、物質どうしの重力が引っぱり合うので、膨張はだんだんゆっくりになるはずだと考えられていました。

ところが1998〜1999年、リースらとパールムッターらの2つのチームが、遠くの超新星爆発(明るさがほぼ決まっている「宇宙の灯台」)を観測して、驚くべき結論を出しました。

宇宙の膨張は、むしろ加速している。

この発見は2011年のノーベル物理学賞に輝きました。膨張を加速させている正体不明のエネルギーが、ダークエネルギーです。

04正体探しは、いまも進行中

世界中の研究者が、ダークマターの正体をつかまえようとしています。

  • 地下深くに置いた装置で、ダークマターの粒子が原子にぶつかる瞬間を待つ実験
  • 巨大な加速器で、ダークマターの粒子を作り出そうとする実験
  • 宇宙の地図を広く精密に作り、ダークエネルギーの性質を調べる観測

最近では、アメリカの観測計画DESI(暗黒エネルギー分光装置)などから、ダークエネルギーの強さが時間とともに変わっているかもしれないというヒントも報告され、議論が続いています(執筆時点では、まだ「確定」とは言えない段階です)。

05まとめ

  • 宇宙の中身のうち、普通の物質は約5%だけ
  • 残りはダークマター約27%、ダークエネルギー約68%
  • どちらも存在の証拠はあるが、正体はまだ謎

宇宙の95%が分からないということは、発見のチャンスが95%残っているということ。次の大発見をするのは、いまこの記事を読んでいるあなたかもしれません。

この研究を英語で読もう原田英語の English CornerAccording to observations by the European Planck space telescope, which studied the oldest light in the… 音声 4択クイズ9問A2・B1・B2タップして開く

原田英語の English Corner

この研究を英語で読もう

According to observations by the European Planck space telescope, which studied the oldest light in the universe, ordinary matter makes up only about 5 percent of the universe. About 27 percent is dark matter and about 68 percent is dark energy. Dark matter does not give off or reflect light, but it has gravity.

In 1970, Vera Rubin and Kent Ford reported how fast the Andromeda Galaxy rotates, and later studies showed that stars in the outer parts of galaxies move as fast as those near the center. Without some invisible mass, they would fly away. Then, in 1998 and 1999, two teams studying distant supernovae found that the expansion of the universe is speeding up. The unknown cause is called dark energy.

123 words ・ CEFR B1

和訳を見る

宇宙で最も古い光を調べたヨーロッパの宇宙望遠鏡プランクの観測によると、普通の物質は宇宙のわずか約5%にすぎません。約27%がダークマター、約68%がダークエネルギーです。ダークマターは光を出すことも反射することもありませんが、重力をもっています。

1970年、ヴェラ・ルービンとケント・フォードはアンドロメダ銀河がどれくらいの速さで回転しているかを報告し、その後の研究で、銀河の外側の星も中心近くの星と同じくらいの速さで動いていることが示されました。何か目に見えない質量がなければ、それらの星は飛んでいってしまうはずです。そして1998年と1999年、遠くの超新星を調べていた2つのチームが、宇宙の膨張が加速していることを発見しました。その正体不明の原因がダークエネルギーと呼ばれています。

4択リーディングクイズ

Q1. What did later studies after Rubin and Ford's work show?

Q2. What did the two teams find in 1998 and 1999?

Q3. Why do scientists believe dark matter exists?

重要単語

  • dark matterB2
    名詞(句)暗黒物質(ダークマター)Dark matter holds galaxies together. matter は「物質」。It doesn't matter.「問題ではない」の matter と同じ語。dark は「見えない・正体不明の」の意味。
  • dark energyB2
    名詞(句)暗黒エネルギー(ダークエネルギー)Dark energy makes the universe expand faster. energy の発音は /ˈenərdʒi/(エナジー)。アクセントは第1音節。
  • expansionB2
    名詞膨張・拡大The expansion of the universe is speeding up. expand(広がる)の名詞形。ex-(外へ)+pand(広げる)。economic expansion「経済の拡大」も頻出。
  • ordinary matterB2
    名詞(句)普通の物質Ordinary matter is only a small part of the universe. ordinary「普通の」の反対は extraordinary「並外れた」。extra-(外の)+ordinary で「普通の外」。
  • invisibleB1
    形容詞目に見えないSomething invisible seems to pull on the stars. in-(否定)+vis(見る)+-ible(できる)。vision, visit, visible も同じ vis の仲間。
  • accelerateB2
    動詞加速するThe expansion of the universe is accelerating. 車の accelerator(アクセル)と同語源。名詞は acceleration。反対は decelerate(減速する)。
  • account forB2
    動詞(句)(割合を)占める/説明するOrdinary matter accounts for only 5 percent of the universe. 「占める」と「説明する」の2つの意味がどちらも入試頻出。数字が続けば「占める」と判断できる。

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4コマでわかる

宇宙の95%は“正体不明”。私たちが知っている物質は、たった5%しかなかったの4コマ漫画
星も地球も人間も、全部合わせても宇宙の中身の約5%にすぎないらしい。残りの約95%は、見えないのに重力をもつ「ダークマター」と、宇宙の膨張を加速させる「ダークエネルギー」。どちらも正体はまだ謎。

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出典・参考文献(4件)タップで表示
  1. Planck Collaboration (2020) Planck 2018 results. VI. Cosmological parameters, Astronomy & Astrophysicsdoi.org
  2. Riess et al. (1998) Observational Evidence from Supernovae for an Accelerating Universe and a Cosmological Constant, The Astronomical Journaldoi.org
  3. Perlmutter et al. (1999) Measurements of Ω and Λ from 42 High-Redshift Supernovae, The Astrophysical Journaldoi.org
  4. Rubin & Ford (1970) Rotation of the Andromeda Nebula from a Spectroscopic Survey of Emission Regions, The Astrophysical Journaldoi.org