どうも、Knockです。
今回は宇宙の膨張について書いていこうと思います。個人的に宇宙関係の分野の中で一番興味があるテーマです笑
先ずは、ハッブル=ルメートルの法則について
ハッブル=ルメートルの法則
ハッブル=ルメートルの法則とは、(私たちが住んでいる銀河系から)遠い銀河ほど、後退速度(遠ざかるように見える速度)が加速する、という法則です。名前から想像した方もいらっしゃるかもしれませんが、この法則名は2人の天文学者の名前を取って付けられています。
この法則は、銀河の観測、及び銀河のスペクトル波長の測定により発見されました。
式で表すと以下の通りです。
\(v=Hr\)
ここで、vは後退速度、Hはハッブル定数と呼ばれる比例定数、rは銀河系からの距離をそれぞれ表しています。
この法則が意味していること、それは…
宇宙空間は膨張している！
ということです。
宇宙膨張の証拠は？
では「宇宙が膨張している」という事実はどのようにして分かったのでしょうか。
アメリカの天文学者エドウィン・ハッブルは銀河の観測により
「遠くにある銀河ほど速い速度で遠ざかっていく」という観測的証拠を掴んだのです。
宇宙膨張の原因は？
宇宙が膨張する原因については諸説ありますが、最も有力な説としてダークエネルギーと呼ばれるエネルギーが原因ではないかと言われています。このダークエネルギーは全宇宙のおよそ7割を占めていると言われています。
しかし、このダークエネルギーの正体については現在のところ解明されていません。
宇宙膨張の時間変化
実は、宇宙が膨張する速度は宇宙誕生から現在まで一定というわけではなく、時間が経過するごとに変化しています。
その様子を表した図は以下の様になります。
上の図において、横軸は時間を、縦軸は宇宙の大きさ(規模)をそれぞれ表しています。
図中の点Aでは銀河などの重力の影響で膨張が減速していましたが、点Bで再び膨張が加速し現在に至ります。
この図から読み取れる様に、宇宙が膨張する速度は時期によって変化しており、これは即ち、先ほど出てきたハッブル定数の値も時期によって変化することを表しています。現在のハッブル定数は約70km/s(100万パーセク離れあった時)です。
まとめ
今回は宇宙の膨張をテーマに、ハッブル=ルメートルの法則と宇宙膨張の時間変化について説明していきました。個人的にはダークエネルギーの正体が何なのかがすごく気になるところです。というか、本当にダークエネルギー自体存在するものなのかも怪しいところではありますが笑。研究によって宇宙が膨張する原因及びダークエネルギーの正体が解明されるのを楽しみに待ちましょう。
参考文献
・天文宇宙検定 公式テキスト2級 2019~2020年版 (恒星社厚生閣)
・ニュートン式超図解 最強に面白い！！宇宙 (ニュートンプレス)
・Newton 2021.8月号 (ニュートンプレス)
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