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【閲覧注意】宇宙の神秘に迫る怖い雑学

宇宙の壮大さを語ります。

更新日: 2018年08月04日

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魚太君さん

ブラックホール

そもそもブラックホールとは実際に穴が開存在しているわけではない。
とてつもなく重力(引力)の大きい天体が存在し、
宇宙の彼方から地球に届く光を歪め、
一定の半径に入った光をブラックホールの重力が捕らえることによって、
ブラックホール周辺は光のない暗黒の空間に、
その少し外側は光がゆがんでしまう。
これによってブラックホールを撮影できた場合ははまるで宇宙空間に穴が存在しているように見えると言われている。

ブラックホールに吸い込まれた人間は実際には吸い込まれ消滅しているが、外側の人間にはあたかもまだ吸い込まれていないように見えるという。
では吸い込まれていった人間はどのような光景を見ることになるのだろうか。
ここでは重力によって光が捻じ曲げられているために、時として自分の背中が自分の前に見えるといった現象に襲われる。
ブラックホールに関しては長年研究されてきたがまだまだ謎が多いという。

ダークマター(暗黒物質)

宇宙で目に見える物質はたった5%

宇宙が何でできているかを調べてみると、われわれが知っている、陽子や中性子など”目に見える”(観測されている)物質は全体の約5パーセントにすぎません。その5~6倍は未知の物質(ダークマター)が占めていると考えられます。残りはダークエネルギーと呼ばれている正体不明のものです(図1)。これまで宇宙の観測に利用されてきたのは、主に光やX線、赤外線などの電磁波ですが、”暗黒”物質というのは、電磁波での観測では見ることができないため、”暗黒(ダーク)”という呼び名がついています。

観測の成功は新しい物理と宇宙の謎の解明につながる

われわれの身の回りにもダークマターは1リットル当たり約1個ほど存在すると考えられています。しかし、いまだ実験的に直接捕えられていません。ダークマターの直接観測は、現在の宇宙物理の最も大きな課題の一つです。直接観測に成功すれば、その正体を解明する手がかりが得られます。そして、ダークマターの正体が分かれば、宇宙創成メカニズムの理解が大きく進展すると考えられます。

多元宇宙論

多元宇宙論(たげんうちゅうろん、Multiverse)とは、複数の宇宙の存在を仮定する仮説である。

無限に広がる宇宙

時空の形状がどのようなものであるかについては、はっきりしたことが分かっていない。

しかし、時空は球形やドーナツ型などに比べれば平坦 (フラット)であり、無限に広がっているという可能性が高い。

もし時空が永遠に広がり続けるのだとすれば、ある時点で「反復」し始めなければならない。というのも、時空における粒子の組み合わせは有限だからだ。

したがって、はるか遠くかなたの宇宙には、「もう一人のあなた」がいる可能性がある。つまり、あなたには「無数のバージョン」があり得る。

別の宇宙には、今あなたがしていることとまったく同じことをしている「別バージョンのあなた」が存在し得るし、あるいは、今あなたが着ている服とは違う服を着ている「別バージョンのあなた」もいるかもしれない。

また、無数に存在するあなたの中でも、今あなたが歩んでいるキャリアとは大きく異なるキャリアを歩んでいるあなたもいるかもしれないし、この文章に目を通しているあなたとは著しく異なる人生選択をしてきたあなたもいる可能性がある。

私たちに観察可能な宇宙というのは現在のところ、ビッグバンから38万年後以降およそ138億年にわたって宇宙に広がる「宇宙マイクロ波背景放射」という光を手掛かりに観察することができる宇宙なので、この138億光年という距離を越える時空がまったく独立した別の宇宙であるとみなすことは可能なのである。

この線で考えていくと、無数にある宇宙の集合体であるマルチバースの中で、無数の宇宙が互いに隣合わさりながら存在しているという帰結に至る。

宇宙は膨張し続けている

現在、宇宙は膨張をしている、と見なされている。だが、20世紀初頭、人々は宇宙は静的で定常であると見なしていた。
1915年にアルベルト・アインシュタインが一般相対性理論を発表し、そこにはエネルギーと時空の曲率の間の関係を記述する重力場方程式(アインシュタイン方程式)があった。これを受けて、「宇宙は一様・等方である」とする宇宙原理を満たすようなアインシュタイン方程式の解が、アインシュタイン自身やウィレム・ド・ジッター、アレクサンドル・フリードマン、ジョルジュ・ルメートルらによって導かれたが、これらの解はいずれも、時間とともに宇宙が膨張または収縮することを示していた。
当初、アインシュタインは宇宙は定常であると考えていたため、自分が見つけた解に定数(宇宙定数)を加えることで宇宙が定常になるように式に手直しを加えた。だが後にこの考え方を撤回した。

1929年にエドウィン・ハッブルが遠方の銀河の後退速度を観測し、距離が遠い銀河ほど大きな速度で地球から遠ざかっていることを発見した(ハッブルの法則)。つまり、ハッブルによって実際に宇宙の膨張が観測され、それにより《膨張する宇宙》という概念が定着したのである。

宇宙の大きさ

宇宙の果てはどこ?

宇宙は半径約470億光年の大きさの円であるのかというと、そうではないらしい。宇宙は約137億年前に誕生したとされているが、光の速さを超える速度で膨張を続けおり、「観測可能な宇宙」は地球を中心とした半径約470億光年の範囲と推定されている。

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