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なぜ宇宙が膨張していることがわかったのか? ~謎多き宇宙~ 

なぜ宇宙が膨張していることがわかったのか? 雑学
なぜ宇宙が膨張していることがわかったのか?

 

「宇宙についてよく知っていますか?」と問われたら、ほとんどの人が「いいえ」と答えると思います。専門家でない人はもちろんですが、専門家すらしばしば「いいえ」と答えてしまうほど、わかっていないことが多いのが宇宙の深遠です。 

 

観測できる範囲でも、宇宙の大きさは450億光年以上あると言われています。1光年は光が1年かけて進む距離ですから、450億光年というのは本当に途方もない大きさです分からないことが多いのも仕方がないでしょう。 

 

しかしこれは裏を返せば、すべてではないですが、わかっていることもいくつかあるということです。その内のひとつが、「宇宙は膨張している」ということです。

 

今回は宇宙が膨張しているというのはどういうことなのか?どうやって宇宙が膨張していることがわかったそして関連する事柄として、宇宙規模距離をどうやって測っているのかについて、できるだけわかりやすく説明したいと思います

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宇宙が膨張しているとは、そもそもどういうことなのか?

 

宇宙が膨張している」ということについては、どこかで聞いたことがあるという方も多いと思います。ただ、もしかしたら、宇宙の膨張を「宇宙広がっている」と勘違いしている方がいるかもしれません。

 

宇宙は 確かにどんどん大きくなっていますが、宇宙の端に空間が新しく出現し広くなっていくわけではなく、膨張の文字通り、既にある宇宙が膨らむことで大きくなっています

 

以前、この膨張はビッグバンの爆発の勢いで続いているものなので、いつか膨張止ま収縮に転じ、「ビッグクランチという現象が起こるのではないかと主張されていました。しかし1998年、アメリカの研究者らが、むしろ膨張は加速しているという観測結果を得て、2011年にノーベル物理学賞を受賞しました。

 

宇宙の膨張はビッグバンの余波ではなかったのですでは何が宇宙を膨張させているのかというと、ダークエネルギーなるエネルギーによるものだと推測されているのですが、これ以上は本筋から外れてしまうので割愛します。

 

気になった方は、ぜひ調べてみてください。 

 

宇宙が膨張していることが、どうしてわかったのか?

 

宇宙が膨張していることを発見したのは、エドウィン・ハッブルというアメリカの天文学者です。彼は星や銀河の赤方偏移という現象を発見し、それを観測することで、宇宙が膨張しているということを観測的に確かめました。 

 

ドップラー効果という言葉を聞いたことがあるでしょうか遠ざかっていく救急車のサイレンが実際より低く聞こえる例が有名な現象です。

 

赤方偏移は光のドップラー効果の結果であるため、それを銀河で観測したということは、地球から銀河がどんどん遠ざかっていると言うことができます。またハッブルは、地球から遠く離れた銀河ほど速いスピードで遠ざかっていることを赤方偏移の度合いから割り出し、宇宙が膨張していると結論付けたのです。 

 

どうやって宇宙空間の距離を測るのか ?

先ほど宇宙の大きさは観測できる範囲で450億光年以上あると説明しました。また、ある星・銀河がどれくらい地球から離れているのかも、ある程度分かっています。

 

ではどうやって、宇宙空間の距離を測るのでしょうか。もちろん、巨大な定規やメジャーを用意するわけではありません。 

 

距離を測定する方法のひとつは、ハッブルがしたように、赤方偏移の度合いを調べ、それを使って距離を算出するというものです。宇宙は膨張しているので、遠くの星ほど速く地球から遠ざかります。赤方偏移による波長のズレを調べれば、その天体・銀河が地球からどれほど遠くの位置にあるかがわかります。 

 

比較的近い星であれば、三角測量を用いて距離を測ることもできます。詳しい説明は省きますが、高校数学で習ったサインやコサイン、タンジェントを使う方法です。

 

なぜ遠く離れた星では有効でないかというと、地球の夏と冬で同じ星を観測し、夏の観測地点・冬の観測地点・観測対象の星の3点を結んだ三角形を利用する方法だからです。あまりに遠いと、その三角形が鋭すぎてほぼ直線になってしまい、うまく機能してくれません。 

 

星の明るさから推定するという方法もあります。星の輝きの元になっている燃料を特定できれば、その成分から光の本当の明るさを割り出し、地球から観測できる見かけの明るさとの違いから距離を推定することが出来ます。 

 

光が進むのに何億年もかけるような途方もない距離を測ろうと考え、実際に計算してしまう科学者たちの執念には感服してしまいますね。 

 

 

いかがだったでしょうか
宇宙に関してはまだまだ謎が多く、学者でもよくわかっていないことばかりです。
しかしだからこそこんなにワクワクさせられるのでは、と思います。
興味が湧いた方はこの機会にぜひ、宇宙について調べてみてください。 

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