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zoom RSS 「ga092_観測的宇宙論入門」Week 3 受講感想

<<   作成日時 : 2018/02/11 00:01   >>

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ga092_観測的宇宙論入門の3週は「ダークマターとダークエネルギー」でした。また、受講感想などを書いてみましょう。なお、先週1問間違えたと書きましたが、どうも出題側の手違いで本来の正答を誤答としてしまったようで、全員加点となりました。そのおかげで現在のところ満点になりちょっと気分が良いです。

さてシラバスは

Week 3 ダークマターとダークエネルギー

 3-1. 力学質量と光学質量
 3-2. ミッシングマスからダークマターへ
 3-3. 近年のダークマターの観測
 3-4. ダークエネルギーの発端:Ia型超新星
 3-5. 宇宙の加速膨張の発見
 3-6. 現代宇宙論のパラダイム

ということで、非常に興味深いものでした。実は恥ずかしながら「ダークマターとダークエネルギー」の区別が私の中で混乱していました。
それが少し分かったような気がします。

「3-1. 力学質量と光学質量」では
  観測される天体の遠心力や圧力から、それと釣り合う重力を及ぼす質量を計算 → 力学質量
  観測される天体の光や電波の強度から、推定される質量 → 光学質量
 の説明があり、常に 力学質量 > 光学質量 であり、その差:ミッシングマス がどこから来るのか?

「3-2. ミッシングマスからダークマターへ」では 
 80年代初頭まで前項のミッシングマスは「どの分野もあるちょっと不思議な問題」と捉えられていた。
 80年代前半で、
 (1) 渦巻銀河の平坦な回転曲線、楕円銀河のX線ハロー
 (2) インフレーション理論は平坦な宇宙を予言
 (3) 素粒子宇宙像の開花(超対称性粒子)
 などの条件が成立して、このミッシングマスを「ダークマター」と捉え、「天文学・物理学の根幹をなす基本的な問題」となる。

「3-3. 近年のダークマターの観測」では 
 熱いダークマター:質量が小さくて運動速度が大きいもの
  宇宙の大きな構造から先に出来る(トップダウンシナリオ)
 冷たいダークマター:質量が大きくて運動速度が小さいもの
  宇宙の小さな構造から先に出来る(ボトムアップシナリオ)
 この冷たいダークマター(Cold Dark Matter)が観測事実(強いレンズ効果・弱いレンズ効果)と良く合致
 地上や宇宙における粒子実験 → ダークマターはまだ見つかっていない

「3-4. ダークエネルギーの発端:Ia型超新星」では 
 Ia型超新星の最大光度がほぼ一定 → 「標準光源」として使える。しかし1銀河で100年に1〜2個。
 ここで一回の観測で数万個の銀河を観測すれば1か月に数個が観測できる→オンデマンドIa型超新星
 こういう予定がたてられるので、大望遠鏡使用時間を予約でき、スペクトル測定ができるようになった。

「3-5. 宇宙の加速膨張の発見」では 
 前項のIa型超新星をスペクトル測定で「宇宙論的赤方偏移」(ドップラー効果と解釈しない)を測ると
 過去はフリードマン方程式で Λ = 0 、現在は Λ > 0 の 加速膨張であることが判明。
 その原因は不明で、ダークマターと名付けられた。

「3-6. 現代宇宙論のパラダイム」では
 量子ゆらぎ → (10-34秒)インフレーションによる急激な膨張期 → (37万年)宇宙の晴れ上がり
 → 宇宙暗黒時代 → (約2億年)最初の星 → フリードマンモデルの減速膨張期
 → (約60億年昔)ダークエネルギーによる加速膨張期
 というのが現時点考えられて宇宙論で、インフレーション以降を「観測的宇宙論」、以前を「宇宙起源論」という。
 言い直すと、
 ・インフレーション
 ・冷たいダークエネルギー(CDM)
 ・ダークエネルギー(Λ:宇宙定数)
 ・ビッグバン宇宙論
 をベースにしており、これを「Λ-CDMモデル」と言われている。
 このモデルのパラメータ測定は精密化して、現在では有効数字4桁となっている。
 Cosmic Pie としてはダークエネルギー 68.5%、ダークマター26.6%、バリオン4.9%

非常に勉強になりました。
ダークマターは何らかの物質かも知れませんが、ダークエネルギーというのは宇宙定数の解釈を変えたもののように思われました。
その宇宙定数がなんであるか?ついて分かって訳ではないのですが、、

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