暗黒物質の隠れた力が宇宙構造の成長を遅らせる、研究で判明

2026年8月2日に『宇宙論・宇宙粒子物理学ジャーナル（JCAP）』に掲載された新しい研究によると、暗黒物質粒子間の追加の引力は、予想に反して、宇宙構造の成長を加速させるどころか遅らせる傾向があることが明らかになった。ペリメーター理論物理学研究所のザカリー・ワイナーが率いるこの研究は、そのような力が暗黒物質をより効率的に凝集させる一方で、粒子の実効質量を時間とともに減少させ、重力による引き寄せを弱め、構造形成を抑制することを示している。

科学者たちは、精密な宇宙論的観測が標準模型から逸脱することがあるため、隠れた「暗黒力」の考えを探求してきた。宇宙膨張と宇宙マイクロ波背景放射の測定は、不一致を示唆している。いくつかのデータは過去の膨張がより遅かったことを示し、他のデータは物質が予測よりも密に凝集していることを示している。これらの小さく持続的な異常は、通常の物質では検出できない暗黒物質セクター内の追加の相互作用の探求を動機づけている。

ワイナーによれば、この直感に反する結果は、2つの競合する効果に起因する。追加の引力は確かに凝集を強化するが、同時に宇宙の膨張に伴って暗黒物質の挙動を変化させ、粒子の質量を実質的に減少させる。この質量減少はより強い引力を相殺し、ほとんどのモデルで構造成長の正味の抑制につながる。研究では、暗黒物質粒子が重力に加えて長距離力を介して相互作用する理論モデルのグループを、理論計算と宇宙論的データを用いて検証した。

この発見は、暗黒エネルギー分光装置（DESI）による最近の測定を説明しようとする理論に影響を与える。一部のモデルは同様の暗黒物質相互作用を仮定してこれらの測定に対処している。研究者らは、隠れた引力を持つ理論はすべて、実効質量減少メカニズムを考慮しなければならないと指摘する。今後の観測所や宇宙サーベイは、これらの可能性を検証するためのより精密なデータを提供するかもしれない。

ワイナーは継続的な検証の必要性を強調し、「宇宙はしばしば私たちの直感よりも微妙です」と述べている。この研究はSissa Medialabによって出版された。