宇宙のことを、人類はもう十分わかっている——そう思っている人ほど、この数字に驚くかもしれない。

宇宙を構成する物質・エネルギーのうち、星や地球のような「普通の物質」はわずか5%程度とされる。残りのおよそ95%は、正体がはっきりしないまま「ダークマター」「ダークエネルギー」という名前だけがついている。

その中でも27%程度を占めるとされるダークマターと、宇宙の始まり方そのものに関わる「インフレーション理論」という、2つの未解決問題を見ていく。

見えないのに、重力だけは確かにある

ダークマターの存在は、直接観測されたわけではない。あくまで「重力の効果だけが観測される」ことから、その存在が推定されている。

代表的な証拠の一つが、銀河の回転速度だ。銀河の外側にある星の公転速度を測定すると、目に見える物質（星やガス）の量だけでは説明できないほど速く回っている。普通の物質の重力だけでは、外側の星は遠心力に負けて飛び散ってしまうはずなのに、実際にはそうなっていない。見えない何かが、追加の重力で引き止めている、と考えられている。

もう一つの手がかりが重力レンズ効果だ。遠方の天体からの光が、途中にある銀河団などの重力によって曲げられる現象で、観測される曲がり方は、目に見える物質の量だけでは説明がつかないほど強いことが分かっている。

では、ダークマターの正体は何なのか。今のところ、光を出さず、反射もせず、電磁波とも反応しない、重力だけを持つ何か、としか言えない。WIMPやアクシオンといった候補となる粒子が理論的に提案されているが、長年の探索にもかかわらず、直接の検出には至っていない。

宇宙の4分の1以上を占めるとされるものの正体が、いまだにわかっていない——というのが現状だ。

宇宙は、生まれた直後に光速を超えて膨張した

もう一つの謎が、宇宙の始まり方そのものに関わる「インフレーション理論」だ。

ビッグバンの直後、ごく短い時間のうちに、宇宙は想像を絶する速さで急激に膨張したと考えられている。素粒子よりも小さかったはずの空間が、一瞬でグレープフルーツほどのサイズにまで広がった、というたとえがよく使われる。

「光速を超えるものは存在しない」という相対性理論の原則と矛盾するように聞こえるが、実際には矛盾していない。光速を超えてはいけないのは「物」であって、「空間そのもの」の膨張する速さには、この制限が当てはまらないからだ。

なぜこのような急膨張が起きたのかは、まだ確定していない。「インフラトン場」と呼ばれる仮説上の場が関係しているとされるが、それ自体を直接観測できているわけではない。

ただし、間接的な証拠は存在する。宇宙マイクロ波背景放射（CMB、ビッグバンの名残とされる背景放射）に見られるムラのパターンが、インフレーションを経た宇宙で予測されるパターンとよく一致することが分かっている。見えないはずの出来事の痕跡が、宇宙全体に刻まれている、というわけだ。

わかっていないことが、宇宙の大部分を占めている

ダークマターもインフレーションも、直接観測できているわけではなく、状況証拠の積み重ねから存在が推定されている理論だ。それでも、これらを抜きにしては銀河の運動も、宇宙の構造も、うまく説明がつかない。

「宇宙を理解している」という言い方をするとき、実際には宇宙の大部分を占める謎について、まだほとんど何も分かっていない、というのが正直なところだ。

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