ハッブル宇宙望遠鏡は30年以上宇宙で運用されており、決して若手ではない。しかし、このベテラン観測所は今もなお奮闘を続けている。最近、暗黒物質と通常の物質の両方に関する秘密を秘めている可能性のある巨大な銀河団の画像を公開した。
この銀河団はエイベル3322です。地球から約26億光年離れた、がっこう座に位置しています。銀河団とは、その名の通り、重力によって結びついた銀河の集団です。銀河団は、暗黒物質が通常の物質とどのように相互作用するか、そして銀河がどのように形成され進化するかという根本的な疑問を解明する手がかりとなる可能性があります。
ハッブル宇宙望遠鏡が最近撮影したエイベル3322の中央には、特に明るい銀河である2MASX J05101744-4519179が写っている。この画像は、ハッブル宇宙望遠鏡の広視野カメラ3と高性能サーベイカメラ（ASC）によって撮影された。これらは近赤外線と可視光の波長で画像を撮影する、ハッブル宇宙望遠鏡の第三世代の観測装置である。
画像内の3つの銀河は、他の銀河よりも明るく輝いています（画像中央の2つと右上隅の1つ）。欧州宇宙機関（ESA）の発表によると、これらの銀河の並びは、科学者たちに銀河団が活発に形成中である可能性を示唆しています。
暗黒物質は文字通り「暗い」わけではなく、私たちにとって暗いというだけです。もっと簡単に言えば、それが何なのか私たちには分かっていません。それは様々な物質である可能性もあれば、見つけるのが難しい厄介な粒子である可能性もあります。暗黒物質は通常の物質とほとんど相互作用しないため、その詳細を知ることが難しく、直接観測された例もありません。
しかし、科学者たちは暗黒物質の存在を、その重力効果によるものと認識しています。一部の銀河や銀河団の周囲には暗黒物質のハローが出現し、重力レンズ効果の領域は暗黒物質候補にとって格好の狩場となっています。
最近の画像に写っている銀河の中には、歪んでいたり平らになっていたりするものがある。それらは重力レンズ効果を受けており、つまり銀河の光が銀河とハッブル宇宙望遠鏡の間の重力場によって曲げられ、焦点が合わせられているということだ。
暗黒物質の有力な候補は、弱い相互作用をする巨大粒子（WIMP）と、洗濯洗剤にちなんで名付けられた理論上の粒子であるアクシオンの2つです。今年初め、天文学者のチームがアインシュタインリング、特に遠方のクエーサーHS 0810+2554のレンズ画像において、アクシオンのような暗黒物質の兆候を発見しました。アインシュタインリングは、強力な重力レンズ効果によって宇宙空間に現れる、壮大な光の円、または円に近い光のことです。
暗黒物質が活動していると思われる宇宙領域の観測をさらに進めれば、研究者たちは、暗黒物質を構成する物質が目に見える世界とどのように相互作用するかを理解するのに役立つでしょう。暗黒物質候補物質の実験室調査と組み合わせることで、私たちは最も隠された物理学の謎に光を当てることに一歩近づくでしょう。
続き：暗黒物質の新しい地図がアインシュタインの重力理論を検証
