「よく分かる宇宙論の歴史~人類最大のロマンは宇宙の「根源」にある~⑦」

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(3)「宇宙に始まりがある」ことの衝撃:天文学・数学

①「宇宙の果てはどうなっている?」「宇宙の外には何がある?」という積年の疑問

等級~恒星の明るさを示す。基準となるベガを0等星とし、光の強さが0等星の100分の1となる星を5等星とします。また、地球上から見た時の天体の明るさを見かけの等級と言い、全ての星を我々から同じ距離10パーセク(=32.6光年、1光年は光が1年間に進む距離)に置き直した時の明るさを絶対等級と言います。

ヘルツシュプルング・ラッセル図(HR図)~多くの恒星を記入した図です。

主系列星~HR図の左上から右下に走る線上に並ぶ多くの星です。核融合反応でヘリウムが中心部にたまり、ヘリウム中心核が形成されていきます。

巨星~HR図で、主系列から外れて図の右上に集まる一群の星です。太陽質量程度の星です。

白色わい星~HR図で、主系列の左下に位置する星を言います。太陽質量の半分以下の星です。

連星~2つの恒星が互いの引力で引き合い、その共通重心の周りに公転している2つの星です。明るく見える方を主星、暗く見える方を伴星(ばんせい)と言い、地球から見て、一方の星が他方を隠す食現象が起き、明るさが周期的に変化するような連星を食変光星と言います。

質量光度関係~質量の分かった主系列星について、質量を横軸に、絶対等級を縦軸に取って、点を記入したものです。

星間物質~星間ガス+星間塵(じん)。

星間雲~粒子密度が周りより20~1000倍高いガスの塊。さらに分子を形成している星間雲を分子雲と言います。星間雲が明るい恒星を光を受けて照らされると散光青雲として見られ、散光青雲の手前に星間雲があって散光青雲の光を隠すと、暗黒星雲として見られます。

原始星~可視光では見えませんが、赤外線では見ることができる赤外線星です。

変光星~進化の途中段階で脈動的に膨張と収縮を繰り返し、明るさが時間と共に変わる星です。変光周期が1~50日のセファイド型変光星や1日以下のこと座RR星型変光星などがあります。

新星~白色わい星がわずか数日で1万倍も明るくなり、絶対等級が-5~-8等に達した後、ゆるやかに減光して元に戻ります。

超新星~質量が太陽の約10倍もある重い恒星の最終段階です。新星よりも激しく急に1億倍以上に明るくなり、絶対等級が-14~-19等にも達します。

中性子星~超新星爆発により中心部が超高密度となって誕生します。パルス状の光や電波を放射する星をパルサーと言う。

ブラックホール~質量が太陽の30倍以上ある恒星の場合、収縮が続いて重力はますます大きくなり、ついには自身の光さえも外部空間に出られなくなります。

散開星団~天の川に沿って見られ、星間雲と共存していることが多いです。若い星で種族Ⅰ、第一種族と言います。

球状星団~直径約100光年の球状の空間に、10万~1000万個の星が密集した集団。老齢の星で種族Ⅱ、第二種族と言います。

ハロー~銀河系全体をほぼ球状に包む直径15万光年の領域です。

バルジ~銀河系の中心部にある直径約2万光年の球状の部分です。

円盤部~直径約10万光年、太陽系はここにあります。

クェーサー~見かけ上はほとんど恒星としか見えませんが、そのスペクトルの吸収線が赤の方に大きくずれている(赤方偏移している)天体です。

局部銀河群~より大きな銀河の集団としては銀河団があります。

泡構造~銀河の分布構造です。

ハッブル・ルメートルの法則~遠くの天体ほど,その距離に比例して早く遠ざかっているという法則です。銀河の後退速度v=H0-r。H0は宇宙の膨張率を表す比例定数で、ハッブル定数と言います。rは銀河までの距離です。

ビッグバン~膨張宇宙の最初期は超高温、高密度で、そこから大爆発が起きて、今日の宇宙が出発したと考えられています。

「閉じた宇宙」と「開いた宇宙」~結果としてこうなのか、最初からこうなのか。
 膨張する我々の宇宙がこの先どのような運命をたどるかは、アインシュタイン方程式の解である宇宙モデルによって異なります。一般に、一様等方という宇宙原理を満たすような宇宙モデルには、空間の曲率が0の「平坦な宇宙」、曲率が正の「閉じた宇宙」、曲率が負の「開いた宇宙」の3通りが可能です。
 「平坦な宇宙」か「開いた宇宙」であれば宇宙は永遠に膨張を続けますが、「閉じた宇宙」であればある時点で膨張が収縮に転じ、やがて大きさ0につぶれます(「ビッグクランチ」)。2005年時点での最新の観測結果によれば、宇宙は平坦な時空であり、このまま引き続き広がり続け、止まることはないと考えられています。宇宙が平坦であり、永遠に膨張を続けるということは、最終的に宇宙は絶対零度に向かって永遠に冷却し続けることを意味します(現在は3K、-270℃程度だと言われています)。

時間・空間が誕生する以前に「時系列」を適用してしまうという過ち~「宇宙」創成以前は「有りて有る」世界としか言いようがないのです。このため、時間・空間が誕生する以前に「時系列」を適用することはできないわけですが、いわゆる「輪廻宇宙論」はこの過ちをおかしています。聖書に神は「有りて有る者」として出てきますが、時間・空間も全てそこから出発したとしたら、まさにそのような表現をするしかないでしょう。

【参考文献】
『よくわかる宇宙論 ニュートンの無限宇宙からホーキングの最新理論まで』(金子隆一、日本文芸社)
『相対論的宇宙論 ブラックホール・宇宙・超宇宙』(佐藤文隆・松田卓也、講談社BLUE BACKS)
『「量子論」を楽しむ本 ミクロの世界から宇宙まで最先端物理学が図解でわかる!』(佐藤勝彦監修、PHP文庫)
『ノーベル賞で語る20世紀物理学 極微の世界から宇宙まで』(小山慶太、講談社BLUE BACKS)
『光で語る現代物理学 光速Cの謎を追う』(小山慶太、講談社BLUE BACKS)
『超光速粒子タキオン 未来を見る粒子を求めて』(本間三郎、講談社BLUE BACKS)
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