遠ざかる宇宙

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物理
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小学生の頃、夕焼けに輝く一番星を見てから
天体への興味を持ち、現在の宇宙愛に至るまで
様々な疑問と共に葛藤し成長しました。
「1つ1つ星の色が違う」とか
「太陽や星々は燃えてる(火がついた状態=酸化反応)」と
勘違いしてたりw間違った解釈と疑問で
いっぱいの学生時代の日々でした。


そんな中、学んでいくと少しずつ少しずつ知識が増え
当初の疑問は理解していきました!が、次々にまた新たな
疑問が湧いてくる。そんな高校時代の一番の疑問といえば
エドウィン・ハッブル等が沢山の銀河スペクトルに
赤方偏移がみられる事を発見し、宇宙が加速膨張
してる事を観測し発見した事を
知った時・・・。
その瞬間、真っ先にある疑問が浮かんだ。
 

『宇宙空間だけが膨張するの❓私は❔地球は❔膨張しないの❓』


赤方偏移と青方偏移

credit:NASA


そうなんです!高校時代のapplestar最大の謎!それは
「宇宙空間は膨張するのにこの世の物質は膨張しないのか❓」
・・・でした!冗談ではなく大真面目に真剣に悩んでたよ(笑)
さて、宇宙膨張うんぬんの前に少し復習をしよう!
ハッブルさんがどんな発見をしたかというと、膨張している
宇宙空間では遠い銀河ほど速く遠ざかっているという事。
どうやって膨張速度を測ったのか?

それは光の波長を利用したのです。




(電磁波)は粒でもあり波であるという二つの性質を持ちます。
光の波長(振動)が短いとエネルギーも大きく、波長が長くなると小さくなる。
赤方偏移
とは、光の波長が伸びて観測される現象。遠ざかる場合に光の波長が長くなる。
青方偏移とは、光の波長が縮み観測される現象。近づいてくる場合に短くなる。
これは音のドップラー効果と同じでよく言われる救急車のサイレンの音と同じ原理🚑
(自分に近づいてくる時は高音で、自分を過ぎたら半音下がって聞こえる事)
エドウィン・ハッブル等は700万光年遠い銀河の観測に成功し、さらに
「遠い銀河ほど速い速度で遠ざかっている」という法則性を発見したんです。


Credit:NASA、ESA、CSA、Tommaso Treu (UCLA)


銀河同士の距離が大きくなるほど、離れる速度も
距離に比例して
大きくなる法則。(ハッブルルメートルの法則)
ざっくりいうと、近くのアンドロメダ銀河より
ソンブレロ銀河の方が、銀河系(天の川銀河)からみると
凄い速さで遠ざかっているということ。
さて、この膨張を起こさせている力の正体は一体何?
 

それは、エドウィン・ハッブル等の観測により
アインシュタインが「人生最大の過ち」として
静的宇宙を表すために無理矢理取り入れた宇宙定数。
それは式から撤回されましたが、21世紀に入り
衛星観測や宇宙背景放射が出した宇宙論パラメータの
値などから撤回された宇宙定数は見事復活しました。
※フリードマン方程式やドジッター時空他、難しい事は分かりません(笑)


さて、宇宙が加速膨張している事は分かった。
では、いつから加速しているのでしょうか。
誕生直後かしら❓気になりますよね。
実は宇宙歴史年表によると、宇宙の加速膨張が始まったのは
宇宙誕生から100億年後、宇宙温度は3.6K(–269.55)の頃。
勘のいい人ならココである考えが浮かぶでしょう。
『宇宙誕生が138億年前なら半径138億光年の空間が広がってるの?』
・・・なんて考えたくなりませんか?


実は、その空間の広がりは違うらしいんです!
宇宙は138億年前に誕生し、宇宙には光より速く
伝わる(情報)ものは存在しません。
我々が観測できる領域は138億光年が限界ですが、
光が昔に通過した領域は、その後の宇宙の膨張により
引き伸ばされているので、インフレーション理論によると
私たちを中心として、464億光年の半球を持つ
空間の広がりがあるという事になるそうです!
あくまで観測可能な共動半径の広がりです。


Credit: NASA, ESA, CSA, STScI(ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡)


人類が知る最も遠くから届く光は「宇宙背景放射」
宇宙誕生から約40万年後に起きた「宇宙の晴れ上がり」

発せられた最古の光なのです。※過去のブログで参照ください。
という事は、人類が観測できる宇宙のそれ以前は
電磁波観測では、もう無理という事です。
それがなぜかというと、この宇宙をさかのぼると
最小単位の素粒子に行きつくが、その素粒子のうち
電磁気力、強い力、弱い力の解明、ヒッグス粒子の発見も
されました。残る未発見粒子といえば・・・。
 

理論上では活発に成されてる議論ですが、
観測となるともはや重力子の発見に期待して
重力波望遠鏡で観測するしかないのでしょうね。
それでも重力波は既に発見されています。
重力だけを伝えるダークマターと
この宇宙を加速膨張させる
ダークエネルギーの今後の発見に大いに期待します💛


物理学は、森羅万象この世の全てを美しく
簡潔に求める理論にするために

最終的には、幾つも力は要らない、「たった1つの
(数式)から宇宙が始まった」としたいのです。



さて、宇宙創成の大きな謎は、最新理論と技術でも
解明には世紀をまたぐ時間を要するかもしれません。
applestarがこの世に存在している間に知りたいものです(笑)
そしてこの膨張はその後どうなるのか、収縮するのか
BANG!となるのか、また別の理論なのか?
どうなることやら・・・。
宇宙は謎だらけで、でも楽しいです!
さぁ、いい加減に学生時代最大の謎だった疑問の
答えを知りたいですよね?
では、答えをご覧頂きながら終わりにします。
読んで頂きありがとうございました♪バイバーイ👋


Q『宇宙空間だけが膨張するの❓私は❔地球は❔膨張しないの❓』

A: 素粒子や原子、私たちの体、地球などは電気的な力などが、膨張の力よりもはるかに強く膨張を感じません。銀河同士の距離になって、はじめて膨張の効果が現れてくるらしい。 未だにスッキリ納得はできてないapplestarです。

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