宇宙

■ダークマター
1970年代から1980年代にかけて､様々な観測（特に銀河の回転曲線の観測）から､宇宙には銀河内や銀河間に働く重力の強さを十分説明できるだけの｢目に見える｣（電磁波を放出･吸収･散乱する）質量が存在しないことが明らかになった｡このことから､宇宙に存在する物質の90%は通常の､つまりﾊﾞﾘｵﾝからなる物質ではなく､ﾀﾞｰｸﾏﾀｰであるという考え方が出てきた｡これに加えて､宇宙の質量のほとんどが通常の物質であると仮定すると､観測と強く矛盾するような帰結が得られることも分かってきた｡具体的には､もしﾀﾞｰｸﾏﾀｰが存在しないとすると､宇宙には銀河や銀河団などの高密度の構造がこれほど大きく成長しなかったはずであり､また重水素の量が今よりはるかに多く作られたはずである｡ﾀﾞｰｸﾏﾀｰ仮説は当初は議論を呼んだが､現在では CMB の非等方性や銀河団の速度分散､大規模構造の分布などの観測や､重力ﾚﾝｽﾞの研究､銀河団からのX線の測定などを通じて､標準的宇宙論の一部として広く受け入れられている｡

続き

ﾀﾞｰｸﾏﾀｰは重力的な痕跡を通じてしか検出されておらず､ﾀﾞｰｸﾏﾀｰに当てはまるような粒子は実験室ではまだ見つかっていない｡しかし素粒子物理学からはﾀﾞｰｸﾏﾀｰの候補が数多く挙がっており､これらを検出するﾌﾟﾛｼﾞｪｸﾄがいくつか進んでいる｡

■ﾀﾞｰｸｴﾈﾙｷﾞｰ
1990年代に宇宙の質量密度の詳細な測定が行なわれると､宇宙のｴﾈﾙｷﾞｰ密度全体に占める質量の割合は臨界密度の約30%であることが明らかになった｡宇宙背景放射の観測が示すように我々の宇宙は平坦なので､残り70%のｴﾈﾙｷﾞｰ密度が説明されないまま残されていることになる｡現在､この謎はもう一つ別の謎と結び付いているように見える｡それは､Ia型超新星の複数の独立した観測から､宇宙膨張が厳密なﾊｯﾌﾞﾙの法則に従っているのではなく､非線形な加速をしていることが示されているという点である｡この加速を説明するためには､宇宙の大部分が大きな負の圧力を持つ成分からなっていることが一般相対論から要請される｡このﾀﾞｰｸｴﾈﾙｷﾞｰがｴﾈﾙｷﾞｰ密度の残り70%を担っていると現在考えられている｡ﾀﾞｰｸｴﾈﾙｷﾞｰの正体はﾋﾞｯｸﾞﾊﾞﾝ理論の大きな謎の一つとして残されている｡考えられる候補としてはｽｶﾗｰの宇宙定数やｸｲﾝﾃｾﾝｽなどがある｡この正体を理解するための観測が現在続けられている｡

■ビックバン理論の問題点
ﾋﾞｯｸﾞﾊﾞﾝがあったことを全く信じない､非標準的宇宙論 (non-standard cosmologies) の支持者も少数ながら存在する｡彼らはﾋﾞｯｸﾞﾊﾞﾝ理論の標準的な問題に対する解決策は理論のその場しのぎ的な修正や補足に過ぎないと主張している｡彼らにしばしば攻撃されるのは､標準的宇宙論のﾀﾞｰｸﾏﾀｰやﾀﾞｰｸｴﾈﾙｷﾞｰ､ｲﾝﾌﾚｰｼｮﾝといった部分である｡しかし､これらの特徴についての理論的説明は今なお物理学の探求の最前線にある話題であり､しかもﾋﾞｯｸﾞﾊﾞﾝ元素合成や宇宙背景放射､大規模構造､Ia型超新星といった独立した観測から示唆されているものである｡これらの特徴が持つ重力的効果は観測的にも理論的にも理解されているが､素粒子物理学の標準模型にはまだうまく組み込まれていない｡ﾋﾞｯｸﾞﾊﾞﾝ理論のいくつかの面は基礎物理学によって十分には説明されていないが､ほとんど全ての天文学者や物理学者はﾋﾞｯｸﾞﾊﾞﾝ理論と観測結果がよく合致していることによって､この理論の基本部分は全てしっかりと確立していることを受け入れている｡

■球状星団の年齢
1990年代の中頃､球状星団の観測結果がﾋﾞｯｸﾞﾊﾞﾝ理論と矛盾する可能性が指摘された｡球状星団の恒星の種族の観測と一致するような恒星進化のｺﾝﾋﾟｭｰﾀｼﾐｭﾚｰｼｮﾝの研究から､球状星団の年齢は約150億年であるという結果が出た｡これは宇宙年齢が137億年であるという見積もりと矛盾する｡この問題は1990年代終わりになって､恒星風による質量放出の効果を考慮した新しいｺﾝﾋﾟｭｰﾀｼﾐｭﾚｰｼｮﾝによって､球状星団の年齢はもっと若いという結果が得られたことによって一般的には解決した｡観測による球状星団の年齢の測定結果がどの程度正しいかについては依然として問題も残されているが､球状星団が宇宙で最も古い天体の一種であることは明らかである｡