じじぃの「人の生きざま_162_ヴェラ・ルービン」

ヴェラ・ルービン - あのひと検索　SPYSEE
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宇宙白熱教室　4　ダーク・エネルギー　宇宙の加速膨張　2/4　NHK　動画　YouTube
http://www.youtube.com/watch?v=P8UaQtCXnh4
宇宙白熱教室　4　ダーク・エネルギー　宇宙の加速膨張　3/4　NHK　動画　YouTube
http://www.youtube.com/watch?v=4vGPN2XsnOo
宇宙白熱教室　4　ダーク・エネルギー　宇宙の加速膨張　4/4　NHK　動画　YouTube
http://www.youtube.com/watch?v=3kIuh_4mFlA
Isaac Newton VS Fritz Zwicky-Vera Rubin (FR) Pas de matiere noire 2012 03 30　動画　YouTube
http://www.youtube.com/watch?v=HzyXNdlZpuo
662 アンドロメダ銀河ピアノ音楽 "Andromeda Galaxy" Piano music　動画　YouTube
http://www.youtube.com/watch?v=fzT6PO3d9uQ
銀河回転曲線　画像
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Vera C. Rubin　画像
http://www.dtm.ciw.edu/users/rubin/rubin_observ.jpg
シムダンス「四次元能」
銀河の回転は周縁でも落ちない（１）ダークマター説
http://www.c-player.com/ad00178/thread/1100092126515
21名の新たなノーベル賞有力候補者を発表　2008年10月2日　トムソン・ロイター
 トムソン・ロイターでは、医学/生理学・化学・物理学・経済学の各ノーベル賞分野において、学術文献引用データベース「Web of ScienceR」に基づき、最も影響力があった研究者を2002年より毎年分析・発表しています。本賞受賞研究者は、トムソン・ロイターが今年あるいは近い将来におけるノーベル賞候補として有力と予想している方々です。ノーベル賞に関する分析・発表を開始して以来、本賞を受けた方々のうち、12名が実際にノーベル賞を受賞しています。
トピック：暗黒物質（Dark Matter）の存在
Vera C. Rubin （米国）
Senior Fellow, Department of Terrestrial Magnetism, Carnegie Institution for Science, Washington, D.C., USA
http://ip-science.thomsonreuters.jp/press/release/2008/8481910/
ヴェラ・ルービン　ウィキペディア（Wikipedia）より
ヴェラ・ルービン（Vera (Cooper) Rubin, 1928年7月23日 - ）はアメリカ合衆国の天文学者。暗黒物質(dark matter)の存在を指摘した。
フィラデルフィア生まれ。幼いころから天文学に興味があり、高校生のときには天体望遠鏡を自作。1948年にヴァッサー大学卒業後、プリンストン大学で学ぶことを希望していたが女性であったために入れず、コーネル大学でフィリップ・モリソンやリチャード・P・ファインマン、ハンス・ベーテの下で物理学を学んだ。1954年にはジョージタウン大学においてジョージ・ガモフの下で学んだ。
現在はカーネギー・インスティテュート・オブ・ワシントン(Carnegie Institution of Washington)で研究を続けている。全米科学アカデミー会員。彼女の4人の子供全員も自然科学や数学の分野で活動している。
暗黒物質　ウィキペディア（Wikipedia）より
暗黒物質（dark matter）とは、宇宙にある星間物質のうち電磁相互作用をせずかつ色電化も持たない、光学的には観測できないとされる仮説上の物質である。「ダークマター」とも呼ばれる。"人間が見知ることが出来る物質とはほとんど反応しない"などともされており、そもそも本当に存在するのか、もし存在するとしたらどのような正体なのか、何で出来ているか、未だに確認されておらず、不明のままである。
【概要】
暗黒物質の存在は、1934年にフリッツ・ツビッキーによって銀河団中の銀河の軌道速度における"欠損質量" (missing mass) を説明するために仮定された。彼は、ビリアル定理をかみのけ座銀河団に適用し未観測の質量の証拠を得た。ツビッキーは、銀河団の全質量をその周縁の銀河の運動に基づいて推定し、その結果を銀河の数および銀河団の全輝度に基づいて推定されたものと比較した。そして、彼は光学的に観測できるよりも400倍もの推定される質量が存在することを発見した。
暗黒物質の存在の間接的な発見は、1970年代にヴェラ・ルービンによる銀河の回転速度の観測から指摘された。水素原子の出す21cm輝線で銀河外縁を観測したところ、ドップラー効果により星間ガスの回転速度を見積もることができた。この結果と遠心力・重力の釣り合いの式を用いて質量を計算できる。すると、光学的に観測できる物質の約10倍もの物質が存在するという結果が出た。この銀河の輝度分布と力学的質量分布の不一致は銀河の回転曲線問題と呼ばれている。この問題を通じて存在が明らかになった、光を出さずに質量のみを持つ未知の物質が暗黒物質と名付けられることとなった。なお、暗黒物質を仮定せずにこれらの問題を解決する方法も提唱されている。

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2014年7月11日　NHK Eテレ白熱教室　「第4回そしてダークエネルギーの発見〜私たちのみじめな最後〜」より
【講師】アリゾナ州立大学宇宙物理学ローレンス・クラウス教授
前回の講義では宇宙には2種類のエネルギーがあることを学びました。
まずは動いている全ての物体が持つ「運動エネルギー」。そして重力の影響で物体が持つことになる「位置エネルギー」。
宇宙に存在するこの2つのエネルギーの合計がプラスなのかマイナスなのかが分かれば宇宙が永遠に膨張するのかいずれは収縮に転じるのかが分かるといいます。
それを調べていく過程で今日の物理学者たちは驚きの事実を発見します。
銀河系の周りを回る星々の公転速度は銀河の中心から遠くなるにつれて遅くなるのではなくほぼ一定になっているという予想外の結果でした。
この事実が更なる宇宙のミステリーへと私たちをいざなっていくことになります。
今回は現代宇宙論においてまさに最大のミステリーと呼ぶべきものにたどりつくことになる。
空間に満ちあふれている「ダークエネルギー」だ。
この発見は宇宙の未来がどうなるかの予測を一変させる。
それにしてもたった4回の講義で物理学の初歩から最前線にまで行きつくわけだ。いよいよ、今回は大詰めだ。すばらしい講義になる。
前回の講義の最後にある発見について話した。「驚くほど奇妙な観測結果が出た」というものだっだ。
強調すべきはその大発見は単純な論理の積み上げだけで成し遂げられたということだ。
複雑さをそぎ落とし物事の本質を捉えるという思考方法なしにはこうした発見には決してたどりつけなかっただろう。
そうした思考方法はまずガリレオが成し遂げ、それをニュートンが物理法則として結実させた。
こうした積み重ねがあったからこそ重要なことに気づいたり奇妙な出来事を発見したりすることができるんだ。
とにかく物理学は単純なんだ。だから、今回も更に単純なことをやっていくことにしよう。
さて、このグラフが意味することは何だったか？思い出してほしい。
この下に向かう曲線はケプラーの発見をもとに作られたニュートンの式から導かれたものだ。
「銀河系の外側を回る天体の公転速度の2乗は銀河系の中心からの距離に反比例する」。
通常宇宙ではこうなるはずだ。
私たちの太陽は銀河系の外側の方を回っているから更に離れた場所にある星々は公転速度がどんどん遅くなっていくはずだった。
外側に行くほどニュートンの式が示すとおり公転速度は遅くなるはずだったんだ。でも、実際の速度は一定だった。
それは何を意味するのか。
質問かな？どうぞ。
中年の男性、「銀河系の外側にも、恒星はあるのか？」
ああ、その点は確かに曖昧だった。
銀河系の恒星のほとんどは太陽よりも内側にあるが実は外側にも物体はある。
それは「分子雲」や「球状星団」などと呼ばれるものでそのほとんどは太陽より内側にあるが、銀河系の外側にも観測可能なものはあるんだ。「分子雲」「球状星団」南半球で見られる大小の「マゼラン雲」もそうだ。
こうしたさまざまなものが銀河系の周りを公転していて速度を観測できるんだ。いい質問だったね。
さて、このグラフは何を意味するのか？なぜ、公転速度がほぼ一定になってしまったのか。理由は2通り考えられる。
まずは、「重力の法則が場所によって異なる」という可能性だ。
地球のスケールと銀河系のスケールとでは重力の法則が異なるのではないか。でも、それは実にばかげた考え方だ。
なぜ、スケールによって法則が変わらなければならないのか。
この可能性は多くの物理学者が検証し、既に否定されている。ばかげてはいたがちゃんと検証されたんだ。
さて、もっと単純に説明する方法がある。
もし星々を銀河系の中心へと引っ張る質量が中心からの距離に比例して増えれば公転速度は一定になる。
中心からの距離に比例して星を引っ張る質量が増えればいいということだ。
銀河の中心より10倍遠い所にいれば引っ張る質量が10倍になる。
もしそうだとすれば公転速度が一定である理由が説明できる。でも、この説明もばかげているように思える。
銀河系とその周辺には目で見える通常の物質以外に10倍多くの未知の物質が漂っているということになってしまうからだ。
この可能性に最初に気づいたのは一人の女性だ。
前回エミー・ネーターの話をしたが、同じような境遇に置かれていたヴェラ・ルービンという女性だ。
夜学に通いながら勉強に励み苦労を重ねて世界で最も有名な天文学者の一人と言われるまでになった。ノーベル賞が与えられてもいいと私は思う。
彼女はこのグラフに載っている天体以外にも高温のガスの領域などを観測し、それらの公転速度は一定だということを示した。
当時人々は「そんなばかな」と言ってそれを信じなかったが、今ではそのことが何度も検証されている。
更に天文学者たちは何年にもわたって銀河系以外の銀河でも同じ測定を行った。
そして全ての銀河でもし目に見える通常の星以外に質量を持つものがないなら公転速度は右下がりになっていくはずなのに実際には速度は一定だった。
測定した全ての銀河で公転速度は一定だった。
これはたった１つの銀河での観測結果ではない。
あらゆる銀河で目に見える通常の物質の少なくとも10倍多くの未知の物質が存在することが明らかになったんだ。
つまり、銀河の質量のほとんどは未知の物質の質量からきているというわけだから、ワクワクする。
我々はそれを「ダークマター」と名付けた。平凡な名前だ。でも、そんなに悪い名前じゃない。実際「暗い物質」だからだ。
http://www.nhk.or.jp/hakunetsu/cosmology/index.html

『現代素粒子物語』　中嶋彰／著、KEK協力　ブルーバックス　2012年発行
宇宙を創った暗黒物質　（一部抜粋しています）
暗黒物質が確かに宇宙に存在する事を証明したのはヴェラ・ルービンという米国の女性研究者だった。彼女は「アンドロメダ銀河の回転」という論文を1970年に執筆し、観測結果に基づき「この銀河には目に見えない物質が大量に存在する」と主張したのである。
彼女が観測したアンドロメダ銀河は私たちの天の川銀河の最も近くにある銀河だ。いわゆる渦巻き銀河の一つで、円盤状に集まった恒星は銀河の中心を回っている。
ここで読者には太陽のまわりを惑星が回転している太陽系を心に描いていただきたい。惑星の動きには面白い特徴があって太陽にもっとも近い彗星がせせこましく高速で動き回っているのに対し、最も遠くの海王星はのんびりと太陽を回っている。
この現象は重力と遠心力のなせる業。太陽の強力な引力を受ける水星は太陽に飲み込まれないように高速で動いて遠心力を獲得し、内側に引っ張られる力と均衡させている。他方、こんな心配とは無縁な海王星はゆっくり軌道を回っていればいい。
海王星の平均速度は秒速5．5キロメートルほど、これに対し水星の平均速度は9倍近い秒速48キロメートル近くもある。
常識的に考えればこんな現象はアンドロメダ銀河でも見られるはずだ。銀河の内側は星が多く外側は星が少ない。だから内側では強い引力が働くし、外側では引力は弱くなる。つまり太陽系と同様、内側の星は強い引力には遠心力で対抗しようと速く動き、外側の星はゆっくりと動いているはずなのだ。
こんな推理を元に作成されたのが次の「銀河回転曲線」の「A」のグラフだ。星の回転速度が銀河の中心部から離れて外にいくほど小さくなっていく様子が描かれている。
ところが彼女が実際にこの銀河の星々を観測してみると予想外の結果が出た。銀河の外延部の星の回転速度は落ちていなかったのだ。外延部の星々もグラフ「B」のように中心部の星々とはほぼ同じような速度で動いていたのである。（画像．参照のこと）
彼女の観測は厳密だった。救急車がサイレンを鳴らして近づく時、音は高く聞こえ、遠ざかる時は低く聞こえる。それと同じ原理で、地球から遠ざかる星の光は赤っぽく見え。地球に近づいてくる星の光は青っぽく見える。彼女はこうした光のドップラー効果を使って星の動きを正確に観測していた。
外縁部の星が中心部の星と同じスピードで動く理由はいったい何なのか。観測結果と符合する最も合理的な理由は、星が少なくなる銀河の外縁部にも目に見えない物質が満ちているということだった。それゆえに外縁部の星は高速で走り回っても強力な引力で銀河に引き留められていたのである。
ルービンの大胆な主張に学会はどう反応したのだろうか。周囲の多くは反発と批判と無視で応えた。
しかしルービンはめげることなく他の銀河の観測に取りかかった。その銀河でもアンドロメダ銀河と同様に外縁部の星々は速く運動していた。では次の銀河はどうか。ここでも同じ結果が出た。
こうして彼女は約10年にわたって観測を続けあまたの銀河を調べ上げた。そしてそれらの銀河で外縁部の星々が中心部の星々と同じ速度で動いていることを示してみせたのだ。
もはや疑いの余地はない。こうして彼女は暗黒物質が宇宙に確かに存在することを証明した、史上初の研究者になったのだ。米国のカーネギー研究所に身を置くルービンは今、ノーベル物理学賞の有力候補と目されている。

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