Is Dark Matter Real?

暗黒物質は幻か？　修正重力理論の新たな展開

By Sabine Hossenfelder ／Stacy S. McGaugh

S. ホッセンフェルダー／S. S. マッガウ


The stars still have secrets. We know why they shine, and we know why they twinkle, but we still do not know why they move the way they move. The problem has been with us for the better part of a century. In the 1930s Swiss astronomer Fritz Zwicky observed that some galaxies in a cluster of about 1,000 fly surprisingly fast around their common center of mass. Even with generous estimates of the individual galaxies’ masses, they did not add up enough to account for this motion. Zwicky fixed the mismatch by conjecturing the existence of a new kind of matter: “dark matter.”		星にはまだ謎が残されている。なぜ光るのか，なぜ瞬くのかはわかっているが，どうして観測されているような動きをするのかがわかっていない。この問題は1世紀近くにわたって私たちを悩ませてきた。　1930年代，スイスの天文学者ツヴィッキー（Fritz Zwicky）が，およそ1000個の銀河からなる銀河団のなかで一部の銀河が共通重心の周りを驚くほどの速さで回っていることに気づいた。個々の銀河の質量を多めに見積もっても，その合計はその運動を説明できるほどにはならなかった。ツヴィッキーはこの食い違いを解消するために新たな種類の物質の存在を推定した。「暗黒物質」だ。
In the 1970s American astronomer Vera Rubin, who died in 2016, saw the same thing happening in single galaxies. The velocities of stars far out from the center of a galaxy remained roughly the same as those closer in, when astronomers would have expected them to slow down because of the dwindling gravity at the galaxy’s far reaches. Again, the visible mass alone was not sufficient to explain the observations. Rubin concluded that in galaxies, too, dark matter must be present.		1970年代には，米国の天文学者ルービン（Vera Rubin，2016年に死去）が，単一の銀河内で同じ現象が起きていることに気づいた。銀河中心から遠く離れた恒星が，中心に近い恒星とほぼ同じ速さで周回しているのだ。銀河の辺境では重力が小さいので回転速度も小さいと予想されていたのだが。やはり，私たちに見えている物質の質量だけでは観測結果を説明できなかった。ルービンは，銀河内にも暗黒物質が存在するはずだと結論づけた。
Since then, even more evidence has accumulated that we must be missing something. The tiny temperature fluctuations in the cosmic background radiation astronomers see pervading space, as well as the gravitational bending of light around galaxies and galaxy clusters and the formation of the cosmic web of large-scale structure throughout space, confirm that normal matter alone cannot explain what we see.		以後，何かが足りないという証拠がさらに積み上がっていった。宇宙を満たす宇宙マイクロ波背景放射のわずかな温度ゆらぎのほか，銀河や銀河団の周囲での重力による光の屈曲や，クモの巣のような宇宙の大規模構造の形成も，私たちに見えている通常の物質だけでは説明できないのだ。
For many decades the most popular hypothesis has been that dark matter is composed of new, so far undetected particles that do not interact with light. The alternative explanation that we have the right particles but the wrong laws of gravity has received little attention.		長年にわたり，最も一般的な仮説は，暗黒物質が光と相互作用しない未発見の新粒子でできているとするものだ。必要な粒子はそろっているが重力の法則が間違っているとするもう1つの仮説は，ほとんど無視されてきた。