巨大なコンパクトなハローオブジェクト

巨大コンパクトハロー天体（MACHO ）は、銀河ハローに暗黒物質が存在するように見える理由を説明できる天体の一種である。MACHOは放射線をほとんどまたは全く放出せず、いかなる惑星系とも関連せずに星間空間を漂う天体である（通常のバリオン物質で構成されているかどうかは不明）。MACHOは発光しないため、検出が困難である。MACHOの候補には、ブラックホールや中性子星のほか、褐色矮星や関連のない惑星などがある。白色矮星や非常に暗い赤色矮星もMACHOの候補として提案されている。この用語は天体物理学者のキム・グリーストによって作られた。^[1]

MACHOは恒星の前またはほぼ前を通過するときに検出される可能性があり、MACHOの重力によって光が曲げられ、重力マイクロレンズ効果として知られる重力レンズ効果の例として恒星がより明るく見えるようになります。いくつかのグループは、光のマイクロレンズ効果による増幅を探索することでMACHOを探してきました。これらのグループは、質量が範囲にあるMACHOによって暗黒物質が説明されることを否定しています。MACHO は、 1 × 10 ⁻⁸ 太陽質量(0.3 月質量) から 100 太陽質量までの範囲に及ぶ。MACHO 共同研究グループは 2000 年に、平均質量が約 0.5太陽質量の MACHO が多数存在すると予測するのに十分なマイクロレンズ効果を発見したと主張した。これは、銀河系の暗黒物質の 20% を占めるほどの質量である。^[2] これは、MACHO が同様の質量を持つ白色矮星または赤色矮星である可能性があることを示唆している。ただし、赤色矮星と白色矮星は完全に暗いわけではなく、ある程度の光を発するため、ハッブル宇宙望遠鏡と固有運動の探査によって探すことができる。これらの探査により、これらの天体が銀河系の暗黒物質のかなりの部分を占める可能性は排除されている。別のグループである EROS2 共同研究グループは、MACHO グループによる信号の主張を確認していない。彼らは、感度が2倍高いにもかかわらず、十分なマイクロレンズ効果を発見できなかった。^[3]ハッブル宇宙望遠鏡のNICMOS装置を使用した観測では、ハロー質量の1%未満が赤色矮星で構成されていることが示された。^{[4] [5]}これは、暗黒物質ハロー質量の無視できる割合に相当します。したがって、失われた質量問題はMACHOでは解決されません。

MACHO にはブラックホールが含まれると考えられる場合もあります。周囲に物質がない孤立したブラックホールは、光を放射せず、照射された光は吸収されて反射されないという点で、真の黒です。ブラックホールは、その周囲に形成される明るいガスと塵のハローが、ブラックホールの重力によって引き寄せられる降着円盤として検出されることがあります。このような円盤はガスのジェットを発生させ、ブラックホールが吸収されきれないためにブラックホールから吹き飛ばされます。ただし、孤立したブラックホールには降着円盤がなく、重力レンズ効果によってのみ検出できます。宇宙論者は、ブラックホールが銀河の孤立した地点にあるため、非直接的な崩壊を起こさないブラックホールが暗黒物質の大部分を占めているのではないかと疑っています。失われた質量の最大の原因は、重力のバランスをとるために銀河全体に広がっているに違いありません。チャップリンやラフリンを含む少数の物理学者は、広く受け入れられているブラックホールのモデルは誤りであり、新しいモデルであるダークエネルギースターに置き換える必要があると考えています。提案された新しいモデルの一般的なケースでは、ダークエネルギーの宇宙分布はわずかに凹凸があり、原始的なタイプのダークエネルギースターが MACHO の候補になる可能性があります。

中性子星はブラックホールとは異なり、完全に崩壊するほど重くはなく、代わりに中性子物質と呼ばれる原子核に似た物質を形成します。十分な時間が経過すると、これらの星は十分なエネルギーを放射して冷たくなり、暗すぎて見えなくなります。同様に、古い白色矮星も冷たくなって死んで、最終的には黒色矮星になる可能性がありますが、宇宙はどの星もこの段階に達するほど 古くはないと考えられています。

褐色矮星も MACHO 候補として提案されている。褐色矮星は重力によって崩壊すると核融合を始めるのに十分な質量がないため、「失敗した星」と呼ばれることもある。褐色矮星の質量は木星の約 13 ～ 75 倍である。褐色矮星を形成する物質の収縮により加熱されるため、赤外線波長で弱々しく光るだけとなり、検出が困難になる。小マゼラン雲と大マゼラン雲の方向の重力レンズ効果の調査では、褐色矮星が暗黒物質のかなりの部分を占める場合に予想されるレンズ効果の数と種類は検出されなかった。^[6]

同時に理論的研究により、古代の MACHO では、現在宇宙に存在すると考えられている大量の暗黒物質を説明できない可能性も示されている。^[7]現在理解されているビッグバンでは、十分な数の重粒子が生成されず、観測された元素の存在量^[8] （重水素の存在量を含む）と矛盾することはない。^[9]さらに、宇宙マイクロ波背景と銀河の大規模構造の両方における重粒子音響振動の個別の観測により、重粒子と物質の総量の比率に制限が課せられている。これらの観測から、MACHO の有無にかかわらず、非重粒子物質の大部分が必要であることがわかる。^{[10]ただし、}原始ブラックホールなどの MACHO 候補は、非重粒子物質（初期ビッグバンの重粒子以前の時代から）で形成される可能性がある。^[11]

• 弱く相互作用する巨大粒子（WIMPS）、暗黒物質の代替理論
• 質量のあるバリオン物体の強固な結合(RAMBO)
• MACHO プロジェクト、観察による MACHO の探索