太陽の回りを地球が
円運動していると考えると
ニュートンの運動方程式
f＝maから
GMm/r²（万有引力)＝mv²/r(質量×加速度)
という関係式が成立します。
G 万有引力定数
M 太陽の質量
m 地球の質量
r 太陽と地球の距離
v 地球の速さ
です。
これをvで解くと
Ｖ＝√GM/√r
すなわち速さは、
G一定より
太陽の質量の平方根に比例して
太陽からの距離の平方根に反比例します。
この関係式は、太陽と地球以外でも成立しています。
大きな銀河団でも
もちろん成り立つはず。
ところが、
アンドロメダ銀河の観測で、
中心付近の星団と外縁部の星団の
回転の速さが同じであることが
観測データから
判明しました。
r(距離)が増えれば
速さは、距離の平方根に反比例するので
外側は、遅くならないとおかしい。
それなのに速さが等しいのは
銀河内部にきっと
光学的には観測できない隠れた質量M
があるに違いない。
これがdark matter の存在証明に
なりました。
現在では、
私達が習う水素やヘリウムなどの原子は、わずか宇宙の成分の5%、
そして25％がこのdarkmatterで占められ
宇宙の生成、ひいては太陽、地球、そして生命の誕生に大きな役割を担ったことが
わかっています。
ちなみに残り70%は
宇宙の拡張を加速させる
dark energyといわれています。
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