宇宙の広さはどのくらい!?実は宇宙は拡大し続けていた!

宇宙の広さはどのくらい!?実は宇宙は拡大し続けていた!



2018年は宇宙に関係するイベントが多かった年でしたが、皆さんは「宇宙の大きさ」について考えたことがありますか?
地上から見上げる宇宙は、無限大に広がっていると思っている人がほとんどでしょう。
しかし子どもなら、「宇宙は広さが計れるのかな?」と思っていることも少なくありません。
今回は無限大とも思える「宇宙の広さ」についてお話していきます。

宇宙は常に拡大し続けている!?


宇宙の広さに目を向けたときに、「宇宙の果てはないのでは?」と思う人は多いです。しかしこの問題に、昔から科学者や哲学者などといった人達が考え、その答えを導きだそうと頑張っています。
その結果、「宇宙は現在も拡大し続けている」という発見がされているんです。そうなると「どこまで大きくなるのか?」という、新しい疑問がわいてきますよね。
「どこまで大きくなる」という疑問の回答を得るためにも、「宇宙の端から端を知る必要がありますが、現代でもこの「宇宙の端(もしくは果て)」について、明確な回答を出すことができていません。
しかし宇宙全体をイメージした「宇宙論モデル」に関しては、大きくわけると3つ提唱されています。

宇宙の広さを知るための「宇宙論モデル」とは?

宇宙の広さを知るための「宇宙論モデル」とは?
「宇宙論モデル」とは、哲学者や科学者が宇宙の広さを推測するための、「宇宙全体の形状や広さ」について想定したものです。「閉じた宇宙」「開いた宇宙」「平坦な宇宙」という3つの形状の宇宙を仮定することで、その広さについて議論しています。

閉じた宇宙説

この仮説では、宇宙全体がひとつの「大きな球体」であると前提したうえで、宇宙は有限ではあるけれど、「果てがない」という考え方を提唱しています。
地球のようにまん丸な球体なら、スタートから真っすぐ一周すれば元の地点に戻ってくるので、「果てはない」ということになるんです。
しかしこの考え方では、宇宙の膨張は永遠に続くことはなく、最大点まで膨張する(球体上の頂点に達してしまう)と、その後は収縮していく(スタート地点に向かって小さくなる)という考え方もできます。
その結果、球体の宇宙は限界まで膨張した後は、1点に向かって小さくなっていき、最終的には消滅してしまうという考えになります。

開いた宇宙説

「開いた宇宙」を仮説に使用する場合、宇宙は「無限に広がっている」という根拠に基づいて議論されます。私たちのいる宇宙は「ビックバン」によって生まれましたが、そもそもビックバンが起こった場所自体が「無限の空間」なのです。そのためそもそも果てがないと考えているんです。
無限に広がる空間の中に、私たちのいる宇宙空間があるので現在でも膨張し続けていると考えているのです。

平坦な宇宙説

この考え方は若干「閉じた宇宙」と似ている所があります。宇宙は平たんな形をしていて「どこまでも続いている」と考えているのです。宇宙空間が宇宙のある平坦な空間よりも質量が少ないため、膨張し続けることができるだけでなく、平坦に広がっているのでどんどん進んでいっても何かにぶつかることがないため、「宇宙に果てはない」という考えになります。
ただこの場合でも「宇宙の質量には限界があり、無限の時間で膨張する(確率は0に近づく」という考え方があり、その結果空間自体は無限に続いているものの、いつかは宇宙そのものの膨張が終わることで宇宙の果てができるというのです。現在ではこの「平坦な宇宙説」が、有力視されています。

宇宙を観測できる範囲はどこまで?

宇宙を観測できる範囲はどこまで
私たちのいる宇宙は約137億年前にできたとされていて、誕生してから今日まで、毎日大きくなっているため、実際の大きさははかり知ることができません。
ただ、実際に観測できる宇宙の範囲はおおよその想定がついていて、現段階では137億光年までしか観測できないと言われています。
「光年」とは光が進む速さのことで、光は1秒間に約30万km移動しますが、これは地球を7周半もできる距離です。1光年は1年かかって光が進む距離のこと。光が137億年かけて進めるところまでしか、観測できないといわれています。

しかし宇宙の広さは、この137億光年よりはるかに広大な場所であることがわかっています。そして宇宙理論モデル上では、さらに広範囲を観測可能だと指摘しています。

宇宙理論モデルの観測範囲は広大過ぎ!

宇宙理論モデルでは、観測不可能な部分まで想像していますが、「観測できる宇宙」は、自分(観測者)を中心とした場合に観測可能な範囲のことをいいます。観測できる宇宙の範囲は、地球を中心とすると「半径約465億光年」といわれていますが、単位が大きすぎてどこまでなのか想像もつかないという人が多いのではないでしょうか。

地球から一番近い月までの距離は、約38万5000km、そして地球のある「太陽系」を含めた「天の川銀河」は、直径が約10万光年もあるんです。さらに天の川銀河系の周囲には、同じような銀河系が複数存在していて、この銀河を「局部銀河群」と呼び、銀河群よりも規模の大きなものを「銀河団」という名称で呼び分けています。
そして銀河群や銀河団の集まりを「超銀河団」と呼び、これまでの研究で、地球や天の川が所属している局部銀河の名称が「ラニアケア超銀河団」だということがわかっています。このラニアケア超銀河団の直径でさえ、約5億光年しかありません。

宇宙理論モデルで観測可能と言われている半径は、ラニアケア超銀河団を186個くらい横に並べた広さとなります。

銀河系が存在しない場所がある?

宇宙空間の中には、私たちが所属しているラニアケア超銀河団のほかに、ペルセウス座やうお座の超銀河団や、うみへび座のケンタウルス座の超銀河団、そして「シャプレー超銀河団」という宇宙領域で最大の超銀河団などがあります。

たくさんの銀河団がありますが、宇宙全体で見ると銀河系自体が存在しない場所もあるそうで、この場所は「ボイド(空洞)」と呼ばれているそうです。

映像で宇宙の広さを見ることができる!


言葉で説明されても、あまりにも広大すぎて宇宙の広さを想像できないという人は多いでしょう。
実は過去に実際にNASAやマサチューセッツ工科大学が制作に関わった動画で、視覚的に宇宙の広さを知ることのできるものがYouTubeにUPされています。

最初は地球上から、ヒマラヤ山脈から宇宙へ向かって飛び立ち、そのまま宇宙の果てに行き、再びマラヤ山脈に戻ってくるという、シンプルな構造なので英語がわからなくても楽しめます。

銀河同士が衝突する?

銀河同士が衝突する?
広大な宇宙領域では、天の川銀河だけでなく他の銀河も膨張しているとされていますが、天の川銀河とアンドロメダ銀河が将来的に衝突するのではと考えられているようです。
天の川銀河は約10万光年、アンドロメダ銀河は22~26万光年という大きさで、この2つの銀河は約123万光年離れています。両方とも、1秒間に約122kmというスピードで近づいているといわれていて、天の川銀河がアンドロメダ銀河に吸収されるのではという見かたが強いようです。
「衝突」というと、惑星同士がぶつかるイメージを持つ人が多いかもしれませんが、実際に惑星同士はかなりの距離があるので、惑星自体がぶつかる可能性はかなり低いのだとか。

しかも衝突するといわれているのは今から約40億年後と、現代人が皆いなくなってしまった後のこと。そのころには太陽が終末期に入って膨張してしまい、地球の軌道に近づくので、地球上は太陽の強烈な熱によって生き物が存在しないのではとも言われています。

まとめ
宇宙の広さについてお話しましたが、イメージがわいたでしょうか?
宇宙の広さに比べたら、人間なんてとてもちっぽけなものです。また私たちの所属している銀河以外にも、宇宙空間には複数の銀河団などがあるということを考えると、やはり宇宙人はいるのではないかという想像をする人も多いのではないでしょうか。
私たちが生きている間に、宇宙の謎を解明するのは不可能に近いかもしれませんが、今後の研究でまた更なる宇宙の情報が公開されれば、宇宙の広さについてまた何か新しい情報を得ることができるかもしれません。

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