宇宙がこの世界に誕生したのは、今から約138億年前。
ビッグバンによって一瞬のうちに急膨張を遂げた宇宙は今もなお光速よりも速いスピードで拡大し続けていると考えられており、その果てが今どこにあるのか、本当のところは誰にもわかりません。
しかし、ここ数十年の間に起こった宇宙論や科学技術の飛躍的な進化によって、我々は宇宙について様々なことを知ることができるようになりました。
1990年に打ち上げられ、宇宙空間から天体を観測している
「ハッブル宇宙望遠鏡」は、
たびたび改良が施された結果、
2012年にはなんと、134億光年も先にある天体を画像に収めることに成功しました。（MACS0647-JDと名付けられ、おそらく銀河であると考えられています。）
これは、宇宙の誕生からわずか4億年後に発生した光を観測しているということになり、我々はそれほど遠くに存在している天体の存在さえも感知できるようになったのです。
このように、宇宙についてはわかってきていることも多い一方で、2018年現在も、宇宙についてはいまだにわかっていない謎が沢山あります。
そこで今回の記事では、そんな2018年現在もいまだに分かっていない宇宙の謎を、最新の情報も交えながら５つ紹介していきたいと思います。
宇宙はどのようにして誕生したのか？
宇宙に関する謎として１つ目にお話しするのが、もはや宇宙論における最大の謎とも言っていい
「宇宙の誕生の瞬間」についてです。
これまでの様々な観測結果や、計算結果によって、宇宙はどうやら138億年ほど前に誕生したらしいということは分かってきているのですが、
その誕生の瞬間に、いったい何が起こったのかということはいまだに謎のままであり、これを現代物理学の理論にのっとって突き詰めていこうとするといくつかの矛盾が生じることから、これを解明するためにはまだまだ時間がかかりそうです。
ただ、この宇宙の創生について現時点で考えられている中で特に有力な説とされているのが、ビレンケンという学者によって提唱された
「無からの創生論」です。
その理論によれば、
宇宙は、何も存在しない「無の世界」において、空間のゆらぎによってエネルギーが密になった部分に瞬間的に誕生した「宇宙の種」が、現代物理学における「トンネル効果」のような現象によって我々のいる現実世界に飛び出し、それが瞬間的に膨張を始めたのだと説明されています。
無の世界とはまさにエネルギーすらも０の世界なので、そこから何かを作り出すことなど到底無理なことのように思えますが、
実は物理学的に解釈をすると、どれだけある空間を無にしても、そこには空間のゆらぎは残ってしまい、エネルギーのトータルは０ですが、そのゆらぎによって空間は「有」と「無」の間で揺れていると考えることができます。
そしてその空間では、宇宙の種ができては消え、できては消えを繰り返していたものの、その内の１つが、何らかの理由によって我々のいる世界に飛び出してきたと考えられるのです。
つまり、この世界には我々の知りえない世界が存在し、この宇宙の外側には、我々とは別の法則にのっとった宇宙が無数に存在しているのかもしれません。
宇宙の果ては今どこにある？
宇宙に関する謎の中で、
「宇宙の果て」は今どこにあるのかということが気になる方も多いでしょう。
この記事の冒頭で、宇宙の果てが今どこにあるのかはわからないといいましたが、
調べてみると、
「観測可能な宇宙の果ては、現在約470億光年先にある」
と説明されているのがわかると思いますが、
これは本当の意味の宇宙の果て、つまり宇宙空間の境界を意味する果てではありません。
これはつまりどういうことかというと、
実は、宇宙が誕生してから約38万年の間、光はその位置から動くことができず、38万年たってようやく宇宙空間を進むことができるようになったと考えられているのですが（これを「宇宙の晴れ上がり」などと呼ぶ）、
その時、その光源となった場所は、地球から約4100万光年離れた場所にあったと考えられています。
しかし、空間の膨張によってそ光源は引っ張られていき、地球との距離は引き離され、光が進まなければならない空間がどんどん増えていくため、その4100万光年先にあった光が地球に届くまでには、およそ138億年もの歳月がかかったと考えられています。
しかし、その138億年の間にも、宇宙空間の果ては光速よりももっと速いスピードで進みつづけていたので、その膨張に引っ張られた結果、その光源となった場所は、今では470億光年先にまで遠ざかってしまったと考えれているのです。
つまり、470億光年先の観測可能な宇宙の果てというのは、人類が観測可能な光源がある最も遠い距離のことを意味しており、その先の空間には光源がまったくないので、人類は光学的な観測をしようがないのです。
なので、この470億光年よりもっと先の空間は全くの闇があるだけで、そのどこに宇宙の本当の意味での果てがあるのかは今現在も謎であり、これからもおそらくは解明のしようがないでしょう。
宇宙人はいるのか？
宇宙に関する謎といえば、
「宇宙人」に関する話を出さないわけにはいきません。
2018年現在までに、宇宙人が乗っていると思われる未確認物体は多数目壁され、宇宙人を題材にした映画も沢山作成されていますが、皆さんご存知の通り、宇宙人がこれまでに地球に来たという本当に決定的な証拠はいまだに存在しません。
ですので、宇宙人というのは全くの架空の存在で、そのすべてがフェイクニュースなのではないかと感じている方さえいると思うのですが、
結論を言いますと、
宇宙人は確実に存在していると断言できます。
この理由はいたって単純で、この宇宙には、私たちが知らないだけで、この地球と同じような環境の星などおそらく数えられないくらい存在しているからです。
少なくとも、生命のいる星が地球だけなんてことはありえません。
例えば、我々が住んでいるこの地球は
「天の川銀河」の中に存在していますが、
この銀河の中には、「太陽」のように自ら光り輝く星「恒星」が
2000億個以上存在していると考えられています。
そして、そういった恒星と絶妙な距離を保ち、生命が誕生しうるとされる「惑星」は、なんと300億個以上存在していると考えられています。
これだけで、地球だけが生命のいる奇跡の星なんてことは無理がありそうですよね。
しかも、これはまだ天の川銀河だけの話で…
この宇宙空間には、天の川銀河以外にも少なくとも
1000億個以上は銀河が存在していると考えられています。（最新の発表では2兆個との意見も！）
つまり、宇宙全体で考えれば、生命がいる星が地球だけという方が無理があるのです。
最新情報によると、昨年2017年末に、地球から約11光年離れた場所に地球と非常によく似た水や生命が存在する可能性がある星が見つかり話題となりました。
11光年というとはるか遠い場所には違いありませんので、そこに人類が到達することは現代の技術では不可能ですが、これは今までに知られていた生命のいる可能性のある星の中では最も近い距離にある星になります。
ちなみに、これはもちろん天の川銀河の中です。
天の川銀河はその直径が10万光年もあると考えられていますので、実は人類はこの天の川銀河の外を観察することはできても、決してそこから出ていくことはできません。
宇宙を構成する未知の存在「ダークマター」と「ダークエネルギー」
我々は、水は「水素」と「酸素」という「原子」から成り立っていることを知っています。
さらにその原子は、「陽子」と「中性子」、そして「電子」という小さい粒の組み合わせによってできているということも知っており、
さらには陽子と中性子は、「アップクォーク」と「ダウンクォーク」という素粒子の組み合わせによってできているということまで突き止めました。ちなみに、電子はそれ自体が素粒子です。
しかし、それだけ複雑な構造を持つ原子でさえ、なんと宇宙を構成する成分のうちの
たった約５％にしか満たないということがこれまでの研究からわかってきています。
では、残りの95%は一体何なのかというと、
それが、
「ダークマター」と
「ダークエネルギー」です。
にわかには信じがたいですが、
我々がまだ観測できていないだけで、この宇宙の95%はその未知の物質やエネルギーでできていると考えられています。
具体的には、その95%のうちの約25%がダークマターで、
残りの約70%がダークエネルギーであると考えられています。
なぜこのようなことが分かったのかというと、逆に、この宇宙がすべて原子でできていると考えるとどうしても不都合、不足が出るということが分かったので、そこには目には見えない何かが存在していると考えられるようになってきました。
例えば、宇宙空間では、原子のほとんど存在しないような場所でさえ、光が少しだけ捻じ曲げられる現象が起きます。
これこそが、ダークマターによる力が働いているためであると考えられており、
ダークマターは目には見えませんが、質量はもっているため、それが集まることでわずかながらに重力を発揮し、それが光を捻じ曲げているのではないかと考えられているのです。
また、この宇宙には銀河が何千億と存在していますが、そこにある星や星間物質の重力だけでは、その銀河団を形成することが難しいということもわかってきており、そこには目に見えない何かによる重力が働いていると考えられています。
ちなみに、先にお話しした「ハッブル宇宙望遠鏡」という宇宙にある望遠鏡は、世界で初めてそのダークマターの存在を明らかにした望遠鏡としても知られています。
観測できない存在をどう確認したのかというと、この望遠鏡で50億光年離れた場所にある「CL0024+17」という銀河団を観測したときに、背景の銀河の姿が歪んで見えることをこのハッブル宇宙望遠鏡によって確認することができました。
これは、そこから届く光が何らかの重力によって捻じ曲げられている証拠であり、このような効果を
「重力レンズ」というのですが、
これこそがまさにダークマターによる重力効果が関係していると考えられているのです。
ブラックホールにまつわる謎
最後５つ目にお話しするのは、宇宙に関する謎の中でも特に好きな方も多いのではないかと思われる
「ブラックホール」に関する謎です。
ブラックホールの存在については、1930年代から長年にわたって議論が続けれてきたものの、それはあくまで理論上の存在でしかないと考えられていましたが、
1970年代に入ってX線観察技術が発達したことにより、その存在は徐々に明らかにされるようになってきました。
ちなみに、ブラックホールというと真っ黒な穴が見えるというイメージを持っている方もいると思いますが、このブラックホールは目では見えません。
何故なら、ブラックホールは可視光さえも飲み込んでしまう超重力の塊であり、光を放出しないので、可視光の範囲の波を地球まで届けることはあり得ないからです。
しかし、このブラックホールは、X線のようなもっと波長が短くてエネルギーの高い波を大量に放出します。
これは、ブラックホールが大量のガスを飲み込む際に、その摩擦によってガスの温度が1000万度近くにまで上がり、これによってＸ線のような電磁波が大量に発生するためです。
そのため、X線観察をするとブラックホールと思われる天体の周辺が光って見えるわけですが、実際は私たちの目はそういった電磁波を肉眼で色としてとらえることはできないので、ブラックホールは宇宙に真っ黒な穴が浮かんで見えるようものなのだろうと考えられています。
ちなみに、このブラックホールは超巨大な天体がその寿命を迎え、超新星爆発などを行った結果できる天体の一種であると考えられています。
これはどういうことかというと、
そもそも、我々のいるような星というものは、その質量に比例した重力をその中心に持っていますが、もし星が重力だけで成り立っているとするのであれば、その星はみるみるうちに押しつぶされてしまうでしょう。
ではなぜそうはならないのかというと、一部星はその中心で
「核融合反応」を行っており、
その核融合反応によって生じる外側への圧力と、
重力が中心に引き寄せる引力とが釣り合っているために、その球体を保つことができています。
しかし、どんな星も、いずれはその核融合反応の材料がなくなり、その反応が終わってしまいます。
するとその星に作用する力は重力だけになりますから、例えば、地球がもしその重力だけを受けるのであれば、この地球上のすべての物質はゴルフボールよりも小さいサイズにまで圧縮されます。
すると、その星は超新星爆発と呼ばれる爆発を起こし、その中心には質量と重力だけの存在が残ります。これが、いわゆるブラックホールなのです。（ブラックホールの形成の仕方については様々な説があります。）
しかし、天体がブラックホールになるためにはかなりの大質量が必要になると考えられているため、地球の30万倍以上の質量を持つ太陽でさえ、ブラックホールになるためにはあと30倍は質量が必要になると考えられています。
また、我々のいる地球や太陽は、無数の天体の集まりによってできている「天の川銀河」の中に存在していますが、
その天の川銀河の中心には、なんと
太陽質量の300万倍もの質量を持ったブラックホールが存在しているであろうと考えられています。
つまり、我々のいる地球を含む「太陽系」は、その銀河の中心に引っ張られながら銀河の中をぐるぐる回っているのです。
ただ、宇宙の中には、これまでに
太陽質量の210億倍の質量を持つとされる超巨大ブラックホールが見つかっています。
それもまた銀河を形成しているとされていますが、その大きさは天の川銀河の比ではありません。
こういうものが宇宙の中には存在しているわけですから、やはり宇宙人は存在していると考えたほうが自然でしょう。
さて、ここまでは単にブラックホールの説明ですが、このブラックホールについては、まだわかっていない謎も沢山あります。
例えば、ブラックホールは、ゆっくりと時間をかけながら少しづつ大きくなっていくと考えられていたのですが、今からわずか３年ほど前には、従来では考えられないような早さで、太陽質量の120億倍にまで成長してしまったブラックホールが見つかり、これがそれまでの理論を覆す存在であるとして、今もなお注目を集めています。
また、最近では、そもそもこの我々のいる宇宙というものは、我々が想像できないような大きさのブラックホールの中心で圧縮されて誕生し、それがビッグバンによってまき散らされてできたのだという説も浮上しています。
つまり、我々は今、まさにそのブラックホールの中にいるというのです。
また、このような考え方から、ブラックホールは我々のいる宇宙と別の宇宙をつなぐ連絡路になっているかもしれないとさえ言われています。
つまり、我々が今観察しているブラックホールの中には、また別の世界が存在しているのかもしれません。
2018年現在、最新の知見をもってしてもわからないことの方が圧倒的に多い
ここ数十年にわたる様々な学者の努力によって、宇宙についてはわかっていることも増えてはきましたが、それでもなお、2018年現在もわかっていないことの方が圧倒的に多いことは間違いありません。
もしかすると、我々が宇宙について知っていることは、その全ての0.0000001%にも満たないことなのかもしれません。
というより、絶対にそうでしょう。
我々はまだ天の川銀河のことさえよくわかっていないのに、宇宙にはそれより比較にもならないほど大きな銀河が無数に存在しているというのですから。
ただ、私が生きているうちには、是非ダークマターの存在は明らかにしてほしいなと思います。
もしかするとこのダークマターのような存在が、また新たな技術の発展につながるのではないかと考えているからです。
いまだに謎がいっぱいな宇宙ですが、皆さんはどれが１番興味深いと思いましたか？(*^-^*)
それでは、最後まで読んでいただきありがとうございました！