【驚愕】宇宙の謎3選に迫る!①

Pocket

宇宙には、信じられない謎があります。

というか謎だらけと言っても過言ではありません。

ここでは、そのたくさんある中の3つの謎に迫ります。



①ブラックホールの謎

ブラックホールは、太陽の20倍以上重い星が一生を終える時、自らの重力に耐え切れなくなり、中心にぎゅ~っと集められ爆発してできたものなのです。

そして、大爆発が起きた後も、中心部は重すぎて自分の重さを支えられず、さらに中心へつぶれ続け、重力も強くなっていくのです。

こうして光さえも脱出できない程の重力が強いブラックホールが誕生するようです。

ブラックホールに吸い込まれた人間がいたとしたら、どうなるのでしょうか。

吸い込まれた人間は極めて大きい重力の力でどんどん吸い込まれ、身体が重力のせいで引き延ばされやがてちぎれると言われています。

それを傍から見ている人がいたとしたら、アインシュタインの相対性理論により、ブラックホールの重力によって空間がゆがんでいる為、吸い込まれている人間はブラックホール入り口付近で止まって見えるのです。

ブラックホールやその付近では、物理法則が成り立たなくなっているのです。

②多世界解釈の宇宙

量子力学の理論の一つで、歴史は常に様々な「世界」に分岐しています。

「母宇宙」があり、それから分岐した宇宙が「子宇宙」です。

この世の宇宙はひとつではなく、無数にあるという解釈です。

③ダークエネルギー、ダークマターとは

現代宇宙論において、加速しながら膨張していると考えられている仮説上のエネルギーを、ダークエネルギー(暗黒エネルギー)と呼んでいます。

ダークエネルギーは、重力とは反対方向の力を持つ反重力のエネルギーを指しています。

宇宙が加速膨張する為には、重力エネルギーに逆らうような、重力よりも強い逆方向のエネルギーが必要不可欠となります。

宇宙論において、そのエネルギーをダークエネルギーとしているのです。

また、宇宙には、質量はあるがその存在が明らかにされていない物質もあり、その物質をダークマター(暗黒物質)と呼んでいます。

宇宙のエネルギーに占める割合は、通常の原子等の物質が4.9%、ダークエネルギーが68.3%、ダークマターが26.8%とされています。

言い換えると、私たちが宇宙で存在確認しているものは、全体の5%にしか過ぎないという事です。

スポンサードリンク






Pocket

【驚愕】宇宙の始まりビッグバンの前には何があったのか?

Pocket

宇宙は何も無いところから大爆発をして始まったという「ビッグバン理論」が最も有力な説となっています。

高温高密度の1点から始まったとされ、加速膨張された宇宙は低温低密度へと変化し、私たち生命が住める環境が整ったというわけです。

このビッグバン理論が正しければ、さらに疑問が沸きます。

「ビッグバンの前は何があったのか?」という疑問です。

ここでは、そんな疑問に答えていきます。



私たちはブラックホールの中にいる?

私たちは既にブラックホールの中にいるという説があります。

ブラックホールは、太陽の10倍以上の重さの恒星が一生を終え、自らの重力に耐え切れなくなり、中心へ収縮して大爆発を起こし変化して出来たものです。

その為、中心の重力は無限大になり、光さえも吸い込んで抜け出せれなくなります。

ビッグバンが起きる前は、高温高密度で高エネルギーの状態で存在していたと言われています。

このような現象が起こり得るのはブラックホールの中であり、私たちの宇宙は、別の宇宙のブラックホールの中で生まれたというわけです。

現在では、多数の物理学者が、宇宙は一つではなくたくさんあると考えています。

別の宇宙こそがブラックホールの中にあるというのです。

ブラックホールに存在する特異点は無限の密度を持つと言われていますが、この世に「無限」という概念は存在しません。

ブラックホールの質量やエネルギーは、無限に近いほど圧縮されますが、厳密に言うと、完全に無限になるのではなく、ある時ついに大爆発を起こすのです。

これが、ビッグバンではないのか…ということになります。

その説が正しいとされるならば、私たちは別の宇宙のブラックホールの中にいるという事になります。

私たちの宇宙ですら広大なのに、その広大な宇宙が、別の宇宙の中に存在する一部のブラックホールの中にあるだなんて、奇妙ですし、理解の域を超えますね。

宇宙は謎だらけです。

しかし、ブラックホールの謎さえ解ければ、全ての謎は解けるとまで言われています。

私たち人類の文明が途絶えるまでに、宇宙の謎は解明される時が来るのでしょうか。

スポンサードリンク






Pocket

【宇宙の膨張】宇宙は膨張しているが、銀河は膨張していない

Pocket

「宇宙は加速膨張している」と現在の宇宙論では言われています。

2011年のノーベル物理学賞で「宇宙の加速膨張の発見」により、ソウル・パールムッターとブライアン・シュミット、アダム・リースの3名が受賞しました。

私たちが存在する宇宙は、138億年ほど前にビッグバンで始まり、その後、宇宙は膨張し続け、現在の大きさになりました。

宇宙膨張の発見は、アメリカの天文学者エドウィン・ハッブルの1920年代の銀河の観測が基礎になっています。

ハッブルが発見したのは、「遠方の銀河ほど速く遠ざかる」という事実であります。



「宇宙の加速膨張」においてのよくある勘違い

宇宙空間が「500万光年離れるごとに後退速度が秒速150km」膨張するという事を想像するのは、なかなか難しいかもしれません。

これは500万光年離れた2つの銀河が、お互いに1秒間に150kmずつ離れていくことを意味しています。

1000万光年離れた2つの銀河は2倍の秒速300kmであり、1万光年離れた2つの銀河は20倍の秒速3000kmで離れるのです。

この宇宙の加速膨張について、よく誤解されることがあります。

宇宙膨張とは、銀河と銀河の間の距離が離れていくことであり、個々の銀河が大きくなっていくわけではありません。

銀河自体の大きさが、宇宙膨張によって左右されることは無いので、銀河の中の星と星との距離も宇宙膨張によって変わる事はありません。

なぜなら、銀河は中に含まれる多数の星の連動と、お互いの重力がちょうど釣り合っているからです。

また、全ての銀河がお互いに遠ざかっているかと言えば、そうではありません。

例えば、私たちの住む天の川銀河と隣に位置するアンドロメダ銀河は、秒速200km程度の速さでお互いに近づいています。

他の銀河でも、銀河が多く集まっている領域では、宇宙膨張よりも銀河同士の重力が強いため、お互いに引き合う事があります。

つまり、銀河団内の銀河同士では、ハッブルの法則は成り立たず、それら以上に離れた銀河同士のみに成り立つのです。

ハッブルの最初の観測はたった600万光年の範囲の18個の銀河についてのものでした。

この程度の観測で法則を導き出したハッブルの洞察力には感嘆せざるを得ません。

スポンサードリンク






 

Pocket

【宇宙の構造】宇宙には超巨大な空洞がある ~ボイドの発見~

Pocket

1981年頃、宇宙には銀河が全く存在していない領域がある事が分かりました。

アメリカの天文学者達は「牛飼い座」の方向の3億光年先に1億5000万光年にわたって銀河が存在しない領域を見つけて、「牛飼い座のボイド」という名前を付けました。

ボイドというのは英語で「空虚」という意味です。

本当に実際、ボイドが宇宙には数多く存在するのでしょうか。



蜂の巣のように存在するボイド

多数のボイドの存在を確認するために、1982年から宇宙のあらゆる方向で、約2万個の銀河の位置と距離を求める観測が行われました。

その結果、驚くべきことに、1億光年程度の大きさのボイドが至るところに存在し、ボイド同士が「おしくらまんじゅう」でお互いがぶつかり合っているように存在していたのです。

これらの銀河のかたまりが銀河団であり、超銀河団であります。

宇宙における銀河団の分布は、まるで蜂の巣のようです。

銀河系の集合した超銀河団は、このボイドを取り巻くように膜状に連なり、ちょうど石鹸を泡立てた時のように幾重にも泡が積み重なって、宇宙の大規模構造を構成しています。

現在観測されている限り、宇宙の果てまでこの泡状の構造が連なっており、直径数億光年の泡の表面には銀河がひしめいているのです。

ボイドの大きさは、約1億光年ですので、非常に大きな蜂の巣穴だと言えます。

そして、典型的なボイドは1億光年程度の大きさがあるが、2004年に見つかった巨大ボイドの大きさは桁が1つ違います。

これほど大きなボイドは、今まで見つかったことがないのはもちろん、ビッグバンから大規模構造が形成されるまでの過程をコンピュータでシミュレーションしても再現できないといいます。

直径は10億光年弱で、地球から60~100億光年の距離にあるとの事です。

スポンサードリンク






 

Pocket

【分かりやすく説明】宇宙に果てはあるのか ~「閉じた宇宙」と「開いた宇宙」~

Pocket

宇宙に果てはあるのでしょうか。

みなさん一度は考えた事があると思いますが、答えは導き出せませんよね。

現在の宇宙論では2つの仮説が存在します。



「閉じた宇宙」と「開いた宇宙」

「閉じた宇宙」とは、宇宙空間の広さは有限であり、果てまで進んでいくともとの位置に戻って来るという考え方であり、「開いた宇宙」とは、宇宙空間は無限に広がり、宇宙の果てという場所は存在しないという考え方であります。

現在、宇宙空間は加速膨張していますが、「閉じた宇宙」は、永久に膨張するのではなくやがて収縮するようになると言われています。

宇宙が収縮することで最終的に宇宙の大きさは「無」となるというのが「閉じた宇宙」であり、収縮に転じるということは宇宙空間は無限大ではなく収縮に転じた地点が宇宙の果てということになります。

「閉じた宇宙」のイメージはボールのような球形の世界に相当します。

ボールの表面のある点をスタート地点とし、ボールの表面を指でなぞっていくとグルリと一周まわり、もとの位置に戻ります。

表面を無限に回り続けることが出来るがボールの大きさ自体は有限であるという、果ては無いが限りはある空間です。

地球にも果ては存在しないが地球自体の大きさは決まっているのと同じです。

「開いた宇宙」とは、そもそも宇宙空間は無限の空間内にビッグバンが起きたものであり、無限の空間の中を膨張しているのだから当然宇宙の果てなどは存在しないという説であります。

「開いた宇宙」とは、どのような形をしているのでしょうか。

「閉じた宇宙」のモデルが球体だとすると、「開いた宇宙」は乗馬で使用する「鞍」のような形がモデルとなります。

この2つの説でどちらが正しいのか、それともどちらも間違っているのか、その答えは現在の人間には残念ながら導き出せていません。

私たち人間の住む地球やそれを含む太陽系、天の川銀河などの観測可能な宇宙空間は宇宙全体のほんの一部であり、望遠鏡をはじめとしたあらゆる手段で観測しながらその形容を推測するしかないのです。

宇宙の果てを観測できる日は訪れるのでしょうか。。。

スポンサードリンク






 

Pocket

【宇宙のエネルギーを分かりやすく】ダークエネルギーとダークマターの謎

Pocket

加速膨張する宇宙

私たちが住む宇宙は、加速しながら膨張しています。

 

アインシュタインが、宇宙は静的と考えた自分の間違いに気づき、「生涯で最大の不覚」と言ったという有名な話がありますね。

あのアインシュタインでさえ、宇宙は膨張などしないと考えていました。

しかし、研究の結果、宇宙は加速しながら膨張しているという明確な証拠が出たのです。

ダークエネルギーとダークマター

現代宇宙論において、加速しながら膨張していると考えられている仮説上のエネルギーを、ダークエネルギー(暗黒エネルギー)と呼んでいます。

ダークエネルギーは、重力とは反対方向の力を持つ反重力のエネルギーを指しています。

宇宙が加速膨張する為には、重力エネルギーに逆らうような、重力よりも強い逆方向のエネルギーが必要不可欠となります。

宇宙論において、そのエネルギーをダークエネルギーとしているのです。

また、天文学的に辻褄を合わすために考え出された、「質量は持つが、直接観測できない」仮説上の物質を、ダークマター(暗黒物質)と呼んでいます。

太陽系での重力に関しての惑星の運動ルールはとても単純であり、太陽から遠い場所の惑星は重力が弱いため、惑星が非常にゆっくりとした速さで公転し、その公転軌道は長くなります。

他の銀河にある惑星軌道にも同様の重力の運動ルールが当てはまり、中心から遠く離れた場所にある惑星は、中心部よりも重力が弱まりゆっくり動くと考えられていました。

しかし、天文学者のヴェラ・ルービンは、アンドロメダ銀河の回転速度を観測した結果、銀河の回転速度が、中心部から近い場所と中心部から遠い場所において、速度がほとんど変わらなく素早いスピードで動いていたことを発見しました。

このような素早いスピードで回転するためには、星が銀河から飛び出さないように何らかの力が働いていると考えると辻褄が合う為、この「何らかの力」の正体をダークマターとしました。

そして現在、ほとんどの天文学者が宇宙を形成する基礎の物質はダークマターであると考えています。

 

宇宙のエネルギーに占める割合は、通常の原子等の物質が4.9%、ダークエネルギーが68.3%、ダークマターが26.8%とされています。

ダークエネルギーとダークマターに関しては、未だ正体不明のエネルギーと物質です。

…という事は、言い換えると、

宇宙の約95%のエネルギーと物質については、解明されていないという事になるのです。

これだけ現代の科学が発展しようとも、宇宙のほとんどの事はまだ何も分かっていないのが現状なのです。

スポンサードリンク






Pocket

【分かりやすく説明】宇宙に「果て」はあるのか ~加速膨張する宇宙~

Pocket

「宇宙に果てはあるのか」という事を考えたことはありますか?

宇宙は無限に加速膨張していると常識的に言われていますが、果たして加速膨張しているその先には何があるのでしょうか。

宇宙の「果て」はどこまでなのかお伝えします。




宇宙は有限なのか?それとも無限なのか?

宇宙は無限に加速膨張しているとの常識が広まっていると言いましたが、厳密にいえば、宇宙が無限か有限なのかは明らかになっていません。

宇宙を風船に例えると、今はどんどん膨らんでいる状態と言えます。

しかも大きくなる速度を増しながらです。

しかしながら、その風船の外側がどうなっているのかは誰にも分かりません。

したがって、無限とも有限とも言い切れないのが現状です。

現在、私たちが分かっている事といえば、【私たちが宇宙と認識できる「果て」が存在する】という事であり、残念ながら、その他の外の世界は誰にも分からないという事です。

観測可能な範囲の「宇宙の果て」

「宇宙の果て」の観測方法は、地球に届く光を観測する事により可能になります。

光の性質により、物質を見るという事は反射した光を見ているという事であり、過去の物質を見ているという事になります。

例えば、あなたが望遠鏡で1億光年先の天体を観測したとします。

あなたが見たその天体の光は、1憶年かけて地球に届いた光であり、あなたが見ている星は1億年前の過去の姿のものです。

もしも、138憶光年離れた場所の天体を観測すれば、それは138億年前の光という事であり、宇宙が誕生したのは138億年前と考えられている為、観測した天体は宇宙の誕生直後に出来た天体と言えます。

では、138憶光年よりももっと先の天体を見ようとした場合はどうなるのでしょうか。

そもそも138憶年前には、宇宙が誕生する前で存在していない為、何も見る事が出来ません。

科学の技術が飛躍的に発達したとしても、それより先は絶対に観測出来ない「観測の限界」であり、そこが「宇宙の果て」となるのです。

だから、宇宙が誕生する前の事は何も分かっていないし、これからも分からないのです。

現在、宇宙は加速膨張しており、138億光年離れた場所に見つけた天体は、138億年経過する間にさらに遠くへ、460億光年も移動し離れていくといいます。

このことから、「宇宙の果て」は、地球から半径460億光年の円を構成する範囲までとなるのです。

観測できる限界があり、それよりも外側は解明できないなんて残念ですね。

スポンサードリンク






 

Pocket

【分かりやすく説明】宇宙は広がり続けている ~宇宙の加速膨張~

Pocket

小学生の頃、「宇宙には果てがあるのか…」なんて考えていました。

さすがに、宇宙の果てにたどり着くと壁があってぶつかってしまう…とは思いませんでしたが、どうなっているのかが気になっていた記憶があります。

宇宙の膨張

1929年にハッブルは宇宙膨張説を発表し、宇宙は膨張している事を世の中に知らしめました。

有名な物理学者のアインシュタインは、この説が発表される前までは宇宙静止説を唱えていましたが、確たる証拠が明らかになり認めざるを得ませんでした。

この宇宙膨張説を認めたアインシュタインは、「生涯で最大の不覚だ」と言葉を残したそうです。

さて、宇宙膨張説の証拠とはどんなものだったのでしょうか。




宇宙膨張説の証拠

ハッブルは望遠鏡で銀河を観測していた際に、

遠い銀河ほど赤みがかかっていた事に気づきます。

これは、ドップラー効果(音の波長が近づくと高く聞こえ、遠ざかると低く聞こえる)に似ていて、音と同様に光も波長によって色が決まる(近づいている場合は青く見え、遠ざかる場合は赤く見える)という現象です。

つまり、ハッブルが見た赤みのかかった銀河は、遠ざかっていた事になります。

宇宙の膨張の加速

という事で、宇宙は膨張している事が分かりましたが、

物質は、万有引力によってたがいに引き付け合う為、将来その膨張が止まるか止まらないかは別として、膨張のスピードはしだいに遅くなると考えられていました。

では、どうして膨張が加速されるのでしょう。

加速があるとしたら、そこに何らかの力が作用しているはずです。

しかし、何がそのような力を働かせているのか、現在の物理学ではそのような力を見つける事が出来ていないのです。

 

そこで、膨張を加速させる万有引力とは反対の方向の力(反重力)をダークエネルギーと呼び、現在観測されている宇宙の加速膨張や、宇宙の大半の質量が正体不明であるという観測事実を説明するために、宇宙論の標準的な理論にダークエネルギーの効果を加えるのが現在最も有力とされています。

私たちの宇宙の質量及びエネルギーに占めるダークエネルギーの割合は、約7割です。

つまり、約7割のエネルギーが反重力のエネルギーであるという事になります。

その大きなエネルギーで加速膨張をしているという事になるのです。

そして、そのエネルギーは仮想のエネルギーとして理論付けていますので、私たちは宇宙について、ほんの少しの事しか分かっていないという事にもなります。

スポンサードリンク






 

Pocket