本記事は The Conversationとの協力により掲載されています。
6600万年前の恐竜の絶滅は、 彗星 や大型小惑星が地球に衝突したことによって引き起こされた可能性が最も高いとされています。しかし、小惑星が実際に地球に衝突することはそれほど多くないことを考えると、これが本当に全体像なのでしょうか。当時、何らかの宇宙論的な出来事が彗星の数を増加させ、そのような衝突の可能性を高めたのではないかと、現在多くの科学者が問いかけています。
最近の 著書で、アメリカの宇宙論学者 Lisa Randall は、「ダークマター」（暗黒物質）と呼ばれる、「通常の」物質の5倍も多く存在するとされる目に見えない物質の巨大な円盤が原因である可能性を示唆しています。この円盤が太陽系の近くを通過すると、宇宙空間に微小な摂動が生じ、重力の揺らぎによって、太陽系の カイパーベルト や オールト雲 （いずれも太陽系のすぐ外側）から彗星を弾き出し、地球へ送り込むとしています。
しかし、この理論はどの程度信頼できるのでしょうか。また、この問題を説明しうる他の宇宙論的な出来事は存在するのでしょうか。
難しい問い
増えつつある天体物理学的および宇宙論的な 証拠は 、銀河系内には通常の物質よりもはるかに多くのダークマターが存在することを示唆しています。目に見えないものの、周囲の天体に及ぼす重力により、その存在がわかっています。
ダークマターが暗いという事実は、単に光を放出も吸収もしないことを意味しており、そのため発見が困難です。ほとんどの宇宙論学者は、この物質は結局のところ我々の銀河や銀河団の一部であり、 ゆっくりと動いており、「冷たい」（速く動く粒子は「熱い」ため）ものだと考えられています。
ランドールは 示唆しており 、我々の銀河系にはダークマターの円盤全体が存在するというものです。その影響を我々に及ぼすためには、天の川銀河の目に見える円盤とおおよそ整列している必要があり、そうすることで太陽系は銀河中心の周りを公転する際に、その円盤の周りで振動することになります。しかし、これまでの観測を説明できるようにするためには、宇宙論学者はダークマターが 大きな球状のハローを 銀河の周囲に、円盤ではなく形成すると考えており、これが問題となります。
これを回避するためには、ダークマターを現状よりもさらに奇妙なものにする必要があります。ランドールは、「汚染」という形で複数の種類のダークマターが存在し、それが全ダークマターの5～10%を占める可能性があると述べています。この種のダークマターは、通常の物質と同様に自己相互作用できるという点で異なります。大多数のダークマターは止まることなく互いを通り抜けられる一方で、いわゆる「散逸性」と呼ばれるこの特殊なダークマターは、自らの運動を停止させ、通常の物質と同様に銀河の円盤を形成することができます。しかし、ランドールが研究論文の中で認めているように、このようなダークマターが実際に円盤を形成するかどうかは確実には分かっていません。
仮にそうであったとしても、このダークディスクが天の川銀河の目に見える円盤と整列すべき理由は存在しません。巨大な彗星を地球へ向けて放つためには、そうした整列が必要となるにもかかわらずです。
我々の宿敵
ランドールは世界的に著名な宇宙論学者であり、彼女の提案は確かに信頼性があります。モデルが今後の観測と矛盾しないことを条件として、ランドールは、彼女のシナリオが実際に彗星と小惑星の増加をもたらす可能性が小さいながらあると考えています。
では、地質学的または古生物学的な記録に、これを示す証拠はあるのでしょうか。この問題はまだ 議論の余地がある一方で、 絶滅が周期的に起きたことを示す決定的な証拠はありません 。ランドールのチームは、彗星の増加が約3500万年ごとに起きる可能性があると主張しており、一部の人々はそれが大量絶滅と おおむね相関しうる と主張するかもしれません。
では、未知の点が多くあるにもかかわらず、ダークディスクは大量絶滅を説明する最良の宇宙論的提案なのでしょうか。提案されてきたもう一つの説は、太陽には 伴星（ネメシスと呼ばれる）があるというものです。ネメシスは、太陽から約1.5光年の距離を公転する、仮説上の暗い 赤色／褐色矮星 であり、約2500万年ごとに太陽により近づく軌道を通過し、その重力によって彗星の活動を活発化させる可能性があります。恒星の大多数は複数星系に属していることから、これは不合理な仮説ではありません。しかし、褐色矮星は 比較的珍しく 、ネメシスはこれまでのところ観測されていません（いまだ）。
私の見解では、ランドールのシナリオは現実的な提案というより、興味深い「もしも」の思索に近いものです。彼女の理論モデルは非常に緻密で、最初に聞こえるよりも具体的ですが、大量絶滅や地球上のクレーター形成に周期性があることを示す実際の証拠がないという事実が問題です。さらに、 オッカムの剃刀によれば、最も単純な解が最も有力である可能性が高いことを示唆しているため、実際に必要とするよりも多くの種類のダークマターを考案することは決して良い考えではありません。
とはいえ、この提案が不可能であるわけでは決してなく、観測を行う際には考慮に入れるべきです。さらに、この提案は、基礎物理学と宇宙論が自然の基本的側面であり、地球上の生命の運命にさえ影響を及ぼしうることを我々に思い起こさせるものです。
本稿の掲載は、世界経済フォーラムによる見解の支持を意味するものではありません。
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著者：Konstantinos Dimopoulos氏は、ランカスター大学の素粒子宇宙論の上級講師（Reader）です。
画像：2体の化石化した骨格の遺骸が展示されています。REUTERS/Eduardo Munoz.
