ダークマターはどう見つかったのか、ツビッキーとルービンの物語

わかっているツビッキー（1933年、Helvetica Physica Acta。2009年に英訳が再掲載）[1][6]

かみのけ座銀河団の8つの銀河は、速さの差が秒速2000kmを超えていました。見える銀河800個の重さから予想される速さのばらつきは秒速80kmなのに、実際は約1000kmでした。ツビッキーは「暗い物質が、光る物質よりはるかに多く存在する」という驚くべき結果になると書きました。

どうやって: ハッブルとヒューメイソンが測った銀河の速さを使い、重さと速さの関係（ビリアル定理）で計算しました。科学史のまとめは、ツビッキーが同じ年の宇宙線の論文でも「暗い物質」という言葉を使っていて、1933年の銀河団の論文が最初の使用ではないと指摘しています。

わかっているツビッキー（1937年、The Astrophysical Journal）[2][6]

英語で書き直した論文で、かみのけ座銀河団の重さを太陽の4.5×10¹³倍以上と求めました。重さと明るさの比は約500で、星だけでは説明できない値でした。

どうやって: 当時の宇宙の膨張の速さ（ハッブル定数）は今の値の約8.3倍で、比も同じだけ大きすぎました。それを直しても、比はまだ高いままです。ツビッキー自身は、見えない物質を冷えた星や固体、ガスだと考えていました。

わかっているルービンとフォード（1970年、The Astrophysical Journal）[3][6]

アンドロメダ銀河の回転を、光で中心から角度110分（約24キロパーセク）の外側まで測りました。結果は、1966年にロバーツが電波で測った回転とも合っていました。

どうやって: フォードが1960年代に開発した「イメージチューブ分光器」（暗い光を強めて記録する装置）を使いました。同じ1970年、フリーマンは電波で測った銀河の回転から「見えない物質がなければならない」と論文の付録に書いています。

わかっているオストライカー、ピーブルス、ヤヒル／エイナスト、カーシク、サール（ともに1974年）[4]

2つのチームが別々に、銀河の重さはそれまで約10分の1に見積もられていたと論文の冒頭で書きました。銀河団の謎と、外側でも回る速さが落ちない銀河の謎が、ここで1つの問題として結びつきました。

どうやって: 電波で測った銀河の回転の研究（ロバーツらなど）を引用して、銀河団の結果と合わせました。エイナストらは同じ年の別の論文で、見えない重さを「コロナ」と呼び、正体は星ではなくガスだろうと考えていました。

わかっているルービン、トナード、フォード（1978年、The Astrophysical Journal Letters）[5][6]

明るい渦巻き銀河10個の回転が、測れたいちばん外側まで速さが落ちないことを示しました。同じ年、ボズマは電波で25個の銀河について同じ結果を出しています。

どうやって: 光のドップラー効果で回転を測りました。論文の中で著者たちは「平らな回転曲線に最初に注目したのはロバーツらだ」と書き、先行する研究の功績を認めています。

有力な仮説デ・スワート、ベルトーネ、ファン・ドンゲン（2017年、Nature Astronomy）[7]

ダークマターが1970年代初めに受け入れられたのは「証拠がたまったから」だけでは説明できない、と論じました。1965〜1975年に宇宙論の論文は約10倍に増え、宇宙全体の重さを知ることが重要な問いになっていました。

どうやって: 当時の論文、教科書、研究者への聞き取りを調べた科学史の研究です。宇宙を「閉じた宇宙」にしたいという研究者の好みも、重さ探しを後押ししたとしています。歴史の解釈なので、ほかの見方もありえます。