【速報】ダークマター解明へ決定打か？東大、銀河ハローでWIMP示唆のガンマ線信号を検出

ニュース要約: 東京大学の研究チームが、天の川銀河ハロー領域の観測データから、ダークマター粒子（WIMP）の対消滅で生じると予測される高エネルギーガンマ線を検出した。統計的信頼性は4.2σに達し、「直接的証拠」に極めて近い画期的な成果として、100年以上の謎とされるダークマター解明に大きく貢献する。

ダークマター東大研究チーム、直接証拠に迫る—銀河ハローでガンマ線検出、100年の謎に光

【東京、2025年11月28日共同】 宇宙の構成要素の約8割を占めながら、その正体が100年以上にわたり謎とされてきた「暗黒物質（ダークマター）」の解明に向け、東京大学の研究チームが画期的な成果を発表した。東京大学大学院理学系研究科の戸谷友則教授らが主導する研究グループは、米航空宇宙局（NASA）のフェルミ・ガンマ線宇宙望遠鏡が蓄積した膨大な観測データを解析し、天の川銀河を取り囲む「ハロー」領域から、ダークマター粒子が対消滅する際に生じると予測される高エネルギーガンマ線放射を検出した。

この成果は、これまで銀河の回転速度や重力レンズ効果といった「間接的証拠」に頼っていたダークマター研究において、粒子そのものの痕跡を捉える「直接的証拠」に極めて近いものとして、素粒子物理学と宇宙物理学の両分野に大きな衝撃を与えている。

15年分のデータ解析、「WIMP」仮説を強力に支持か

戸谷教授らの研究チームは、2008年の打ち上げ以来15年間にわたるフェルミ衛星の観測データに着目。従来、ダークマター探索の主要なターゲットであった銀河中心部ではなく、ダークマターが球状に広く分布するとされる銀河ハロー領域のデータを精密に分析した。

その結果、既知の天体（パルサーや超新星残骸など）由来の放射を慎重に除外した後も、理論的に予想されるダークマター粒子の対消滅によって生じるガンマ線と性質が一致するシグナルが残存していることを確認した。検出された信号は、特にWIMP（Weakly Interacting Massive Particle：弱い相互作用をする重い粒子）仮説が予測する「20GeV付近のガンマ線」の特徴的なピークを示しており、WIMPがダークマターの正体である可能性を強く裏付けるものだ。

統計的信頼性（シグマ）は4.2σに達した。これは物理学で「発見」とされる5σにはわずかに届かないものの、「非常に有力な候補」として世界中の研究者が注目する水準である。戸谷教授は「このシグナルの由来がダークマターであれば、宇宙の基本法則を書き換える『新しい物理学』の扉が開く」とコメントしている。

東大が推進する多角的なアプローチ

今回の観測的ブレークスルーは、ダークマター東大研究の総合力の高さを象徴している。東大は、戸谷教授らの天体観測に加え、極めて異なるアプローチからもダークマターの正体に迫っている。

例えば、東大宇宙線研究所やカブリ数物連携宇宙研究機構（Kavli IPMU）では、素粒子レベルでの理論的探索が進行中だ。また、東大は最先端の量子技術、特に光格子時計や高精度量子センサーを用いた、極めて弱い相互作用を持つ粒子の探索にも注力しており、従来の観測装置では捉えられなかったアクシオンやライトダークマターといった候補粒子の検出を目指している。

さらに、東大と東京都立大学の研究チームは、近赤外線分光技術を用いた実験で、eVスケールのダークマター崩壊光子の寿命下限推定における世界最高感度を更新するなど、多層的な検証体制を構築している。

これらの研究は、ダークマターがWIMPであれ、他の未知の粒子であれ、その正体を突き止めるための「網羅的な探索」を日本が主導していることを示している。