ダークマター（暗黒物質）
📌 ダークマター（暗黒物質）とは？
ダークマター（Dark Matter）は、宇宙の質量の大部分を占めているが、直接観測できない物質 です。
通常の物質（光や電磁波と相互作用する）は バリオン物質 と呼ばれますが、ダークマターは 光を反射・吸収せず、重力的な影響のみを持つ未知の物質 です。
📌 ダークマターの存在証拠
銀河の回転曲線の異常
銀河の外縁部の星々が、ニュートン力学で予測される速度より速く回転 している。
観測される質量より 大きな重力源が存在する必要 がある。
重力レンズ効果
遠方の銀河の光が、予想以上に曲がって見える（光が重力場に影響される）。
可視光では見えないが、重力的な影響を与える物質 があると考えられる。
宇宙マイクロ波背景放射（CMB）の異常
ビッグバン後の宇宙の温度分布の揺らぎが、ダークマターの存在を示唆。
📌 ダークマターの計算式
ダークマターの存在を示す代表的な方程式として、銀河回転曲線 に関するものを考えます。
(1) ニュートン力学による回転速度
通常、重力による円運動の法則 は以下のように表されます：
📌 Pythonでのシミュレーション
銀河の回転速度を、通常の質量のみを考慮した場合と、ダークマターを考慮した場合で比較 するシミュレーションを行います。
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
# 定数
G = 4.30091e-6 # 重力定数 (kpc * (km/s)^2 / M_sun)
M_visible = 1e11 # 可視質量 (M_sun)
M_dark = 5e11 # ダークマター質量 (M_sun)
# 半径 (kpc)
r = np.linspace(0.1, 50, 100)
# 回転速度の計算
v_visible = np.sqrt(G * M_visible / r)
v_dark = np.sqrt(G * (M_visible + M_dark) / r)
# プロット
plt.figure(figsize=(8,5))
plt.plot(r, v_visible, label="可視質量のみ", linestyle="dashed", color="blue")
plt.plot(r, v_dark, label="ダークマター含む", linestyle="solid", color="red")
plt.xlabel("銀河中心からの距離 (kpc)")
plt.ylabel("回転速度 (km/s)")
plt.title("銀河の回転曲線 (ダークマターの影響)")
plt.legend()
plt.grid()
plt.show()
このPythonコードでは： ✅ 銀河の回転曲線を計算（可視質量のみ vs. ダークマター込み）
✅ ダークマターがあると、回転速度が減衰せず一定に保たれる
✅ グラフで可視化し、ダークマターの影響を示す
📌 まとめ
このシミュレーションを拡張し、異なる銀河モデルや追加の物理要素を考慮することも可能です。
他に試したいことがあれば、ぜひ教えてください 😊