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「なぜ、130億光年かなたの星を望遠鏡で見ることが出来るのか?」 ビッグ・バンとインフレーションなどを絡めて考えてみました

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宇宙は、「ビッグ・バン」という現象によって始まったと考えられています。

今の広大な宇宙は、無限に小さい点の爆発から始まったという考え方です。

ビッグバン理論(ビッグバン仮説)に基づいたビッグバン・モデルでは、宇宙は時間と空間の区別がつかない一種の「無」の状態から忽然と誕生し、爆発的に膨張してきた、とされる。近年の観測値を根拠にした推定により、ビッグバンは約138億年前に起きたと推定されるようになった。
 http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%93%E3%83%83%E3%82%B0%E3%83%90%E3%83%B3

それは、今から138億年前に起こったということになっています。

以前は、137億年前といわれていましたが、欧州宇宙機関の発表によって、138億年前に修正されたようです。

宇宙の年齢はこれまで考えられていたより約1億年長く、138億歳とする最新の研究結果を欧州宇宙機関(ESA)が22日までに発表した。
【中略】
03年には米航空宇宙局(NASA)のWMAP探査機による宇宙背景放射の観測をもとに、宇宙は137億歳とされ定説となっている
宇宙は138億歳、従来説より1億年高齢 欧州機関が解析 :日本経済新聞 2013/3/22 10:08

 

遠くの星の光は、何年もかかって地球に届きます。

100億光年のかなたからやってくる光を見れば、100億年昔の宇宙の状態を見ることができる。

ということは、138億光年先の光を見ることが出来れば、ビッグバンの状態を見ることが出来るというように考えになります。

 

でも、目指していることは、宇宙が無限に小さい点から爆発的に広がったという仮説と矛盾します。

なぜなら、現在の科学では、アインシュタインが言っている「何者も光速を超えることができない」という理論が採用されているからです。

宇宙が、光速より遅い速度で広がっていれば、ビッグ・バンの光は、宇宙の最外部に達してしまっています。

光速で広がっているとしても、同じです。

ビッグ・バンの光は、宇宙の最外部に達してしまっています。

 

もう一つ問題があります。

太陽の年齢は50億年と言われています。

つまり、少なくとも、宇宙が誕生してから50億年分の光は、地球を通り過ぎていることになるはずです。

 

宇宙の年齢が138億年だとすると・・・

138億年-50億年=88億年

どんなに条件に恵まれても、88億光年よりも遠くの光は見えないということになりそうな気がします。

 

ところが、すばる望遠鏡のホームページを見ると、「130億光年先の天体が、実際に観測されている」と書かれています。

 宇宙においては、遠くの天体を観測することは、昔の宇宙の姿を見ることになります。宇宙誕生は約140億年前。すばる望遠鏡は、約130億光年かなたの銀河を続々と発見しています。当時は星の大集団・銀河がまさに形成される時期にあたり、宇宙の歴史上でも最も興味深い時代です。

 すばるが解き明かす宇宙 Ⅴ – すばる望遠鏡

 

なぜ?

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宇宙137億年のなかの地球史 P.118 には、「 現在の宇宙の広さは、780億光年以上あると考えられている」と紹介されていました。(その根拠は説明されていませんでした。)

そんなに広いのだったら、 130億光年先の天体が観測できても不思議ではありません。

 

でも、誕生して138億年しかたっていない宇宙が、なぜ、780億光年もの広がりをもてるのでしょうか?

なんだか、つじつまが合いません。

 

そこで、ちょっと、WikiPediaを調べてみることにしました。

「光を含む電磁波により人類が地球から観測可能な宇宙の果て」と言うと、我々が観測できる光のなかでも、最も古い時代に光が放たれた空間のことを指している。この空間から光が放たれたとき、つまり約138億年前(宇宙の晴れ上がり直後)、この空間(=観測可能な宇宙の果て)は地球がある位置から(地球を中心とする全方向に宇宙論的固有距離において)約4100万光年離れたところにあった。そして当時この空間は、地球の位置から、光の約60倍の速度で遠ざかっていた、とされる。この空間までの現在の距離である共動距離 (Comoving distance) は、約450億光年と推定されている。宇宙の晴れ上がりの直後から約138億年の間に、宇宙は約1090倍程度に膨張したと考えられている。この空間は現在、光速の約3.5倍の速度で地球から遠ざかっており、かつ宇宙が生まれてから現在に至るまで(その膨張速度は)常に超光速を保っている。つまり現在我々が電磁波によって観測できる天体の中には、その天体が生まれてから現在に至るまで常に超光速の後退速度となるものが存在する。

現代宇宙論(宇宙):WikiPedia より

ここで興味深いのは、

>>光速の約3.5倍の速度で地球から遠ざかっており、かつ宇宙が生まれてから現在に至るまで(その膨張速度は)常に超光速を保っている。

と書かれていることです。

これが事実だとすると、「ビッグ・バンによる初速によって物質が広がっているため、宇宙が膨張している」という考え方は破綻しています。

これを、次のように考えると、つじつまが合うように思います。

  • ビッグバンの初速とは別の理由で、宇宙空間の色々な部分が広がっていて、それを宇宙全体分を累積した値を速度換算すると、光速を超える

(ポアンカレ予想の証明において「閉じた空間」と「開いた空間」という考え方が持ち出されていました。宇宙では、その「閉じた空間」が「開いた空間」に変化していて、その変化に伴って膨張が起きると考えてはどうかと思います。このような話を、宇宙の膨張と光速 や ビッグ・バン でも説明しています。)

 

最近、「宇宙,無からの創生―138億年の仮説はほんとうか (ニュートンムック Newton別冊)」を読みました。

インフレーションが起こり、宇宙は、「無」の状態から10-27秒後に1000km程度の大きさになり、その後、ビッグバンが起こったと説明されていました。

インフレーションのときに、何億光年もの大きさになっていたとしたら、138億年前の光を、現在観測できる可能性がある理由になるかと思い、ちょっと書籍を見直してみたのですが、そうではないようです。

 

ということで、「138億年前の光を、現在観測できる」という根拠は、今のところ、「 現在の宇宙の広さは、780億光年以上あると考えられている」ということのようです。

 

ここまで調べていて、

  • 「ビッグ・バンによって、無限に小さい点が今の宇宙に広がった」のではなく、インフレーションという現象が起こってある程度の大きさのものが生み出され、その後、ビッグ・バンが起こり、今の宇宙に広がった」

ということを知りました。

ここで、「生き方は星空が教えてくれる」という書籍のことを思い出しました。

この本の内容には、スピリチュアルな話も混ざっているのですが、非常におもしろかったです。

その中で、

  • 「大きな意識がひずみをつくったことによって、宇宙が始まった」

と説明されていました。

この「大きな意識がひずみをつくった」という部分が、もしかしたら、インフレーションのことを指しているのかもしれません。

 

書籍によれば、ひずみはやがて解消され、もとの、ひずみのない状態に戻っていくのだそうです。

  • 「ひずみのない状態」->「ひずみのある状態」->「ひずみのない状態」

これ(たったこれだけのこと)が、今の宇宙で起こっていることだとして受け入れると、宇宙科学も、また、新しい理解につながっていきそうで、ちょっと楽しい気持ちがしています。

 

話は全然違いますが、ついでに重力のことを書きます。

次の動画「ホーキング博士の宇宙」では、重力の説明を、「アインシュタインの相対性理論によれば、重力は力ではなく空間の曲がりである」と説明しています。(6分58秒~8分40秒あたり)

「重力は空間の曲がりによる見せかけの力で、実際の力ではない」ということらしいです。

でも、動画の最後の方では、「宇宙の始まりは重力が強く、その後、重力は弱まった」と説明しています。


ホーキング博士の宇宙

せっかく、「重力は空間の曲がりによる見せかけの力で、実際の力ではない」という結論を導き出したのだから、物体の運動を予測する際に便宜的に用いる力として割り切って、何らかの方程式を代入して、4つの力から除外すればいいのではないかと感じています。

 

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