クレジット: 松下玲子（名古屋大学）

名古屋大学の宮武広直准教授（素粒子宇宙起源研究所 KMI）、西澤淳客員准教授（高等研究院 IAR、素粒子宇宙起源研究所 KMI）、東京大学宇宙線研究所の播金優一助教、大内正己教授らからなる国際共同研究グループは、国立天文台ハワイ観測所のすばる望遠鏡広視野カメラHyper Suprime-Cam (HSC)とESA/NASAのPlanck衛星のデータを組み合わせることで、約120億光年前の遠方宇宙における銀河周辺のダークマターの存在の検出に初めて成功しました。

ダークマター分布は背景光源に現れる重力レンズ効果を用いて測定することができますが、これまでは背景光源として遠方銀河を用いたものが主流であったため、遠方銀河そのものの周りのダークマター分布を測定することは不可能でした。本研究では、HSCによって検出された約150万個の遠方銀河サンプルの平均的ダークマター分布を、Planck衛星で測定されたビッグバン直後の熱い宇宙が放った宇宙マイクロ波背景放射を背景光源として用いることよって検出することに成功しました。さらに、遠方宇宙におけるダークマターの空間分布を調べると標準宇宙論の予言と比べて、分布のでこぼこが小さく、食い違っている可能性（確率約90%）が出てきました。この食い違いが本当だとすると、私たちがもつ宇宙像は転換を迫られるため、今後のさらなる検証が必要です。

本研究成果は、2022年8月1日付アメリカ物理学会の雑誌「Physical Review Letters」に掲載されました。本研究成果はEditors’ Suggestionに選ばれ、同誌の中でも重要論文に位置付けられています。

宮武准教授は、本研究におけるアイデアの提案から信号の測定、理論解釈に至るまでを一貫して行い、本論文の筆頭著者となりました。

宇宙マイクロ波背景放射を用いた銀河周辺のダークマター測定自体は以前から行われていましたが、約80-100億光年前の銀河に限られていました。ある研究会で大内教授らの研究グループがHSCのデータを使って100万個を超える約120億光年前の銀河サンプルを構築したという話を聞いて、これだけ数が多ければダークマター分布が測れるのではないかというアイデアが浮かび、大内教授と議論を始めたのがこの研究のきっかけでした。その日のうちに簡単な測定を行い、信号の検出の可能性が十分あるということがわかりました。その後、系統誤差などを注意深く調べ上げて論文として発表するに至りました。ふとしたアイデアから革新的な結果が出て、非常にエキサイティングな体験でした。また、この研究をさらに発展させた研究提案は科学技術振興機構創発的研究支援事業に昨年度採択されました。遠方宇宙における宇宙論研究の新しい可能性を開くことができて、大変嬉しく思います。

（宮武広直, KMI准教授）

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