2024.1.15 理科　重力波の観測でダークマターを探す

記事2024.1.14の続きです。
ダークマターの正体の探究で、重力波望遠鏡（KAGRA）が使われていることを知りました。
重力波を観測すると、なぜダークマターのことが分かるのか、調べてみました。

ダークマターの候補として、「宇宙誕生初期にできた原始ブラックホール」と「未知の粒子」の2つがあるそうです。
そのうち「未知の粒子」の存在を調べるのが重力波望遠鏡（KAGRA）だそうです。

（東京工業大学のHPより　須山輝明教授の話）

　ダークマターは、天の川銀河の中にも大量に存在しますが、その中でダークマターがどのように分布しているかはわかっていません。ダークマターが原始ブラックホールではないとすると、未知の素粒子ということになります。その場合、素粒子の質量がポイントになります。ある程度、軽ければダークマターは飛ぶことができるので、空間の中にまんべんなく分布しているはずです。逆に、重ければ、いくつかのかたまりとして分布しているはずです。

　したがって、天の川銀河の中でのダークマターの分布がわかれば、ダークマターを構成する物質の性質がつかめると考えています。そして、重力波を使えば、ダークマターがどのように分布しているかがわかるのではないかと思っています。
具体的には、遠方から重力波がやってきたとき、ダークマターの分布にむらがあると、ダークマターが作る重力によって、重力波の波面が少しだけゆらぎます。このような現象を「重力レンズ効果」と言います。その揺らいだ重力波を観測することで、ダークマターの分布を知ろうというわけです。

（要約）
上の図のように、ダークマターを重力波が通過すると、重力波が少し変化する。その変化を観測することで、ダークマターの存在や分布が分かる。

　すばる望遠鏡、X線宇宙望遠鏡（XRISM 　クリズム）、重力波望遠鏡（KAGRA）などさまざまな観測装置を使ってダークマターの正体に迫る研究が本格的に始まる年、それが今年2024年ということですね。