宇宙の年齢と宇宙の大きさは?
 宇宙は果てしない、謎と不思議に満ちている。宇宙はいつ始まったのか?またその大きさは、どのくらいあるのだろうか?

 宇宙の始まりはビッグバンという爆発的な膨張で始まった。これは宇宙を観測していると遠くの天体ほど、速いスピードで遠ざかっていることから、時代を遡ると「宇宙の始まりが、1点から爆発的に拡大することで成立した」という考えにもとづく。

 ビッグバンが始まったのが約137億年前、このときの空間はまだ小さく、地球がある位置から約4200万光年離れたところにあった。その後その空間は、光の約60倍の速度で遠ざかったとされる。

 この空間は現在、約465億光年に広がっていると考えられている。宇宙の晴れ上がりの直後から約137億年の間に、宇宙は約1100倍程度に膨張した。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、光より速いものが存在し、遠ざかるスピードの方が光の速さより大きいので、我々が観測できない未知の天体も多数存在することになる。

 2013年3月21日、欧州宇宙機関(ESA)は「宇宙の誕生時期がこれまで考えられていたものより1億年古い、約138億年前である」と発表した。ESAの人工衛星「プランク」が、宇宙マイクロ波背景放射を詳細に観測し、そのデータから作成した初期の宇宙の温度分布をもとに結果を算出した結果である。


 宇宙は通説より1億年高齢、138億歳
 欧州宇宙機関(ESA)の分析で、宇宙の誕生時期がこれまで考えられていたものより 1億年古い、約138億年前であることが分かった。

 欧州宇宙機関(ESA)の人工衛星「プランク」が、ビッグバンによって放出され、宇宙全体に広がる「宇宙背景放射」と呼ばれるマイクロ波を観測。このデータから作成した初期の宇宙の温度分布をもとに結果を算出した。

 また、プランクのデータによると、宇宙膨張の原因とされる「暗黒エネルギー」は宇宙全体の69%を占め、これまでの観測結果よりわずかに少ないことが判明した。(2013年3月22日 ロイター)

 公開されたのは5000万ピクセルもの解像度を持つ全天画像。この画像により、宇宙誕生の時期が従来説よりも8000万年古いことも分かったという。

 パリ(Paris)で記者会見したESAのジャンジャック・ドルダン(Jean-Jacques Dordain)長官は「宇宙の起源の理解が大きく飛躍した。この画像は、これまでの中でビッグバンに最も近いもの。138億年前の様子が写っている」と語った。

 この画像は、ビッグバン後の宇宙が冷却し始めた頃に放射された「宇宙マイクロ波背景放射(CMB)」と呼ばれるマイクロ波を観測するため、ESAが2009年5月に打ち上げた宇宙望遠鏡プランク(Planck)が観測したデータを基に作成された。

 英ケンブリッジ大学(University of Cambridge)カブリ宇宙論研究所(Kavli Institute for Cosmology)のジョージ・エフスタシオ(George Efstathiou)所長は記者団に「この画像には、ビッグバンの38万年後の宇宙が写っている」と語った。(APBB News 2012年3月22日)


 今回の観測研究から、宇宙の構成の割合が新しく求められた
 欧州の天文衛星「プランク」の観測による初の宇宙マイクロ波背景放射の全天マップが発表された。 宇宙マイクロ波背景放射(CMB)とは、宇宙誕生からわずか38万年後に放たれた光の波長が伸びて現在マイクロ波として観測されるもので、誕生直後の宇宙に存在したわずかな密度のムラが反映されている。

 こうしたムラは宇宙誕生直後に起こった宇宙空間の急激な膨張(インフレーション)で大規模に広がり、その後恒星や銀河などの構造が生まれる種となっていると考えられている。

 NASAのCMB観測衛星「COBE」や「WMAP」の後を継ぐべく2009年に打ち上げられた欧州のプランクは、従来以上の高い解像度と感度でCMBの全容をとらえた。1年あまりの観測から得られた今回の観測結果は、大枠では宇宙論の標準モデルを踏襲しているが、モデルでは予測されていなかったエネルギー分布の非対称性や模様も見られた。

 研究者らは今後「この観測結果に一致するようなモデルの構築を目指していく」(英ケンブリッジ大学のGeorge Efstathiouさん)こととなる。また高精度な観測により、宇宙全体に関する様々な値も新しく求められている。宇宙の年齢は、これまでより1億年古い138億歳となった。

 宇宙膨張の加速を示すハッブル定数は、67.15±1.2km/秒/Mpcに。これは、距離が1Mpc(メガパーセク:約326万光年)離れるごとに膨張速度が秒速67.15km大きくなる、ということを表しており、従来の値より遅くなっている。 宇宙の構成に占める物質やエネルギーの割合については、宇宙の加速膨張の元となるダークエネルギーが減り、逆に重力の元となるダークマターの割合が増加している。「プランク」による観測成果の完全版は2014年に発表される見込みだ。(2013年3月22日 NASA/ESA)


 宇宙マイクロ波背景放射(CMB)
 宇宙マイクロ波背景放射(cosmic microwave background; CMB、CMBR)とは、天球上の全方向からほぼ等方的に観測されるマイクロ波である。そのスペクトルは2.725Kの黒体放射に極めてよく一致している。マイクロ波(Microwave)は、電波の周波数による分類の一つである。「マイクロ」は、電波の中で最も短い波長域であることを意味する。

 一般的には波長 1mから100μm、周波数 300MHzから3THzの電波(電磁波)を指し、この範囲には、デシメートル波 (UHF)、センチメートル波 (SHF)、ミリメートル波 (EHF)、サブミリ波が含まれる。しかし、明確な定義がある用語ではなく、より狭い範囲やより広い範囲に対して用いられることもある。

 CMBの放射は、ビッグバン理論について現在得られる最も良い証拠であると考えられている。1960年代中頃に CMBが発見されると、定常宇宙論など、ビッグバン理論に対立する説への興味は失われていった。

 標準的な宇宙論によると、CMBは宇宙の温度が下がって電子と陽子が結合して水素原子を生成し、宇宙が放射に対して透明になった時代のスナップショットであると考えられる。

 これはビッグバンの約40万年後で、この時期を「宇宙の晴れ上がり」あるいは「再結合期」などと呼ぶ。この頃の宇宙の温度は約3,000Kであった。この時以来、輻射の温度は宇宙膨張によって約1/1,100にまで下がったことになる。宇宙が膨張するに従って CMBの光子は赤方偏移を受け、宇宙のスケール長に比例して波長が延び、結果的に輻射は冷える。この背景放射がビッグバンの証拠とされる理由について、詳しくはビッグバンを参照のこと。

 CMBが生まれた後、いくつかの重要な事件が起こった。CMBが放射された時期に中性水素原子が作られたが、銀河の観測から、銀河間物質の大部分は電離していることが明らかになっている(すなわち、遠くの銀河のスペクトルに中性水素原子による吸収線がほとんど見られない)。このことは、宇宙の物質が再び水素イオンに電離した再電離の時代があったことを示唆している。これについてよくなされる説明は、初期宇宙で生まれた大量の大質量星からの光によって再電離が起こった、とするものだが、再電離自体は宇宙に恒星が大量に存在する時代より昔に始まったという証拠もある。

 CMBが放射された後、最初の恒星が観測されるまでの間、観測可能な天体が存在しないことから、宇宙論研究者はこの時代をユーモア混じりに暗黒時代(dark age)と呼ぶ。この時代については多くの天文学者によって精力的に研究されている。(Wikipedia)


参考HP Wikipedia:宇宙 アストロアーツ:プランクが宇宙誕生時の名残りを最高度で観測


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