宇宙の95%は謎だらけ？天才物理学者が語るダークマターとダークエネルギーの正体！

私たちの住む宇宙、そのほとんどが未知の存在で満たされていると聞いたら、あなたはどう思いますか？今回の記事では、理論物理学者の野村安典教授の解説をもとに、宇宙に満ちる謎の物質「ダークマター」と謎のエネルギー「ダークエネルギー」の正体に迫ります。

この記事の見どころを5段階評価！

• 宇宙観が変わる衝撃度：★★★★★
• ダークマターの意外な姿：★★★★☆
• 究極理論へのロマン度：★★★★★

私たちが知る世界は、宇宙全体のたった5%だった！

まず驚くべき事実からお話ししましょう。私たちが学校で習う原子や電子、そして夜空に輝く星々や銀河。これら全てを足し合わせても、宇宙全体のエネルギーのうち、わずか5%にしかならないのです。

「え、じゃあ残りの95%は何なの？」と思いますよね。その通り、残りの95%は正体が完全には解明されていない、謎の存在なのです。これが、野村先生の著書のタイトルにもなっている「95%の宇宙」の正体です。

しかし、ここで疑問が湧きます。「正体がわからないのに、なぜ95%という数字がわかるの？」と。それは、重力のおかげです。宇宙に存在するエネルギーは、その種類にかかわらず重力を及ぼします。天体の動きや光の曲がり方といった重力の影響を観測することで、宇宙全体にどれだけのエネルギーが満ちているかを計算できるのです。

そして、その総量と、私たちが観測できる物質（5%）の量を比較した結果、残りの95%が「何かはわからないけれど、確かにそこにある」ということが判明したのです。その内訳は、約25%が「ダークマター」、そして残りの約70%が「ダークエネルギー」と呼ばれています。

謎の物質「ダークマター」の正体とは？

まずは約25%を占める「ダークマター」から見ていきましょう。「ダーク」という名前から、何か不気味なものを想像するかもしれませんが、これは単に「光と相互作用しないため、暗くて見えない」という意味です。決して邪悪な軍団などではありません！

なぜ「ある」とわかるのか？

ダークマターの存在が確実視されるようになった最大の理由は、銀河の回転速度です。銀河は中心を軸に回転していますが、その外側にある星々は、物理法則から予測されるよりも遥かに速いスピードで回っています。

もし銀河に見える星やガスの質量しかないとすれば、速く回転する外側の星は遠心力で宇宙空間に放り出されてしまうはず。ハンマー投げで、力を入れすぎて手を離してしまった状態を想像すると分かりやすいかもしれません。

それなのに、なぜ星々は銀河に留まっていられるのでしょうか？答えは、「見えないけれど、そこに確かに存在する大量の物質が、その強い重力で星々を繋ぎ止めているから」です。この「見えない物質」こそが、ダークマターなのです。

この現象は銀河の回転だけでなく、宇宙の様々な観測結果と照らし合わせても、ダークマターの存在を仮定しないと説明がつきません。つまり、ダークマターは単なる空想ではなく、観測事実に基づいた必然的な存在なのです。

ダークマターは「マリモ」のような形？

さらに面白いことに、ダークマターの分布の仕方も分かってきています。私たちが知る天の川銀河は、横から見ると薄い円盤のような形をしていますよね。

しかし、ダークマターはそんな平たい形ではなく、銀河全体を包み込むように球状に広がっていると考えられています。野村先生の言葉を借りるなら、まるで「マリモ」のようです。私たちは、巨大なマリモのようなダークマターの中に浮かぶ、小さな円盤の上に住んでいる、というイメージですね。なんとも不思議な光景ではありませんか！

全くの謎ではない！分かっていることもたくさんある

「ダークマターは正体不明」と聞くと、何もかもが謎に包まれているように感じますが、そんなことはありません。野村先生が言うように、「どの程度わかっているか」が重要なのです。

• 宇宙全体に対する量（約25%）
• 銀河の周りに球状に分布していること
• 光とはほとんど反応しない性質
• 宇宙の初期には、物質がゆっくりと動いていたこと

これだけのことが、すでに観測から分かっています。現在、世界中の研究者が探しているのは、このダークマターが一体「どんな種類の粒子」でできているのか、という最後のピースなのです。

宇宙を加速させる謎の力「ダークエネルギー」

さて、残りの約70%を占める、宇宙最大のミステリー「ダークエネルギー」に進みましょう。こちらはダークマター以上に奇妙な存在です。

宇宙の膨張が「加速」している！？

ダークエネルギーの発見は、物理学者たちにとって衝撃的な出来事でした。宇宙は膨張していることが20世紀初頭から知られていましたが、宇宙に存在する物質同士が重力で引き合っているため、その膨張スピードは次第に遅くなる（減速する）はずだと誰もが信じていました。

ところが1998年、遠方の銀河を精密に観測した結果、驚くべき事実が判明します。なんと、宇宙の膨張は減速するどころか、むしろ加速していたのです！

これは、全てのものを引き合うはずの重力に逆らう、何か未知の「斥力（反発する力）」が宇宙全体に働いていることを意味します。この宇宙の膨張を加速させる未知のエネルギーこそが、「ダークエネルギー」と名付けられました。

最有力候補は「真空のエネルギー」

では、この奇妙なエネルギーの正体は何なのでしょうか？現在、最も有力な候補とされているのが「真空のエネルギー」です。

「真空」と聞くと、「何もない無の空間」をイメージしますよね。しかし、現代物理学では、何もないはずの空間自体がエネルギーを持っている可能性があると考えられています。これは、アインシュタインも一度は理論に導入したことがある、由緒正しい概念なのです。

この空間自体が持つエネルギーがプラスの値を持つ場合、空間を押し広げる、つまり斥力として働き、宇宙の膨張を加速させることができます。観測された「加速膨張」という事実と、この理論は非常にうまく一致するのです。

物理学の最終目標「量子重力理論」への道

ダークマターやダークエネルギーの謎を解き明かすことは、物理学における究極の目標とも繋がっています。それは、この世の全ての現象を記述する「究極の理論」の完成です。

なぜ究極の理論が必要なのか？

現在、物理学には2つの大きな柱があります。ミクロな世界を支配する「量子力学」と、マクロな世界（特に重力）を支配するアインシュタインの「一般相対性理論」です。

この2つの理論はそれぞれ大成功を収めていますが、実は両者を統一することができていません。ブラックホールの中心や宇宙が誕生した瞬間のような、極小の空間で非常に強い重力が働く状況を記述する理論が、人類はまだ持っていないのです。この2つを統合した理論を「量子重力理論」と呼びます。

究極理論の候補「超弦理論」と野村先生の研究

この「量子重力理論」の最も有力な候補とされているのが、物質の最小単位を点ではなく振動する「ひも」と考える「超弦理論」です。

野村先生のような理論物理学者は、この超弦理論のような根源的な理論を探求しています。先生の研究の興味は、私たちが住むこの宇宙（いわば特定のアプリ）の法則だけでなく、他の宇宙（マルチバース）が存在したとしても通用するような、より普遍的な法則（OS）を見つけ出すことにあります。

ダークマターやダークエネルギーの正体を突き止めることは、私たちが住む宇宙の謎を解くだけでなく、この宇宙を成り立たせている根本原理、つまり「究極の理論」の姿を明らかにするための重要な手がかりとなるのです。

ダークマターとダークエネルギー

今回は、宇宙の95%を占める謎、ダークマターとダークエネルギーについて解説しました。まだまだ分からないことだらけですが、科学者たちの絶え間ない探求によって、その輪郭は少しずつ見え始めています。