【分かりやすく説明】宇宙はどうやって生まれたのか ~ビッグバンから始まる宇宙~

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私たちの宇宙はどのように生まれたのでしょうか。

宇宙は何とも不思議な存在です。

ここでは、宇宙がどのようにして生まれたのかをお伝えします。



宇宙は「大爆発」から始まった?

物理学者のアレクサンドル・フリードマンが、1920年代に、アインシュタインの一般相対性理論から膨張する宇宙モデルを導き出しており、エドウィン・ハッブルの「別の銀河にある星が赤方偏移している(遠ざかっている)」という発見から、宇宙の膨張は証明され、明らかになりました。

フリードマンの弟子である物理学者のジョージ・ガモフは、「今の宇宙が膨張しているなら、その始まりは密度が高い高温の状態だったはず」と考えました。

それまでは、「宇宙は変化しない」と考えられていましたので、「火の玉宇宙論」とも呼ばれたガモフのこの理論は画期的で、大きな議論を呼びました。

特に、天文学者のフレッド・ホイルはガモフの理論に異議を唱え、「(ガモフの理論が正しければ)宇宙は大爆発(ビッグバン)から始まったのか?」とガモフを揶揄するほどでした。

皮肉なことに、ホイルのこの言葉から、宇宙の始まりの大爆発を「ビッグバン」と呼ぶことになりました。

1960年代になり、それまでにガモフが存在を予言していたという「宇宙背景放射」が発見され、ビッグバン宇宙論は定説となります。

宇宙の始まりは「無」のゆらぎから?

ビッグバン宇宙論が定説になりましたが、何もないところから大爆発が起きたのではありません。

ビッグバン以前に空間も時間も存在しない「無」の状態があり、そこに発生した真空エネルギーが「量子ゆらぎ」を起こしたことで、10のマイナス34乗センチメートルという極小の宇宙が生まれました。

そして、誕生後わずか10のマイナス36乗秒から10のマイナス34乗秒後の間に、10の100乗倍の大きさへと一気に膨張しました。

これを宇宙のインフレーションと呼びます。

インフレーションを起こした宇宙は、直後にビッグバンを起こします。

ビッグバン直後の宇宙は、100兆から1000兆度という高温状態で、物質は素粒子の形でしか存在できませんでした。

宇宙誕生から1万分の1秒後には、温度は1兆度まで下がり、素粒子は結合して陽子や中性子になります。

宇宙誕生後から3分後、温度が10億度ほどになると、陽子と中性子が結合して原子核が生まれます。

そして、宇宙誕生後38万年後には、宇宙の温度は3000度まで下がり、原子核は電子と結合し原子が生まれます。

電子が原子核と結合した事で、光子は電子に邪魔されず直進出来るようになります。

これにより、宇宙に光が満ち溢れますが、これを「宇宙の晴れ上がり」と呼んでいます。

そして、宇宙誕生から数億年が経過した頃に、ようやく星や銀河が形成され、現在の宇宙の姿になるのです。

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