しょげぶろ

とある理系大学に通う男子大学生の雑記、日記

宇宙の起源

こんにちは。

しょげまるです。

 

今日は宇宙の話です。

大学で宇宙物理を学んでいます。(専門科目じゃないです)

授業はゼミ形式なので先生が授業する訳では無く、グループで課題が出されて

それについてグループでプレゼンする、というものです。

私のグループは宇宙の起源について調べています。

来週プレゼンがあるので今頑張っている訳ですが、

どうせなら記事にしてしまおう!ということで簡単に宇宙の起源の話をしようかなと思います。

 

では行きましょう!

 

 

宇宙の最初

皆さんは宇宙は何から始まったと思いますか?

ビックバン!ビックバン

そう。ビックバンです。

 

 

 

 

実は厳密には違うみたいです。(え

確かに原子、分子が誕生したのはビックバンとされていますが

ビックバンの前にエネルギーを蓄える膨張期があったそうです。

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画像1

 

この膨張期の事をインフレーションと言います。

インフレーションは10^-36(10のマイナス36乗)から10^-34というとんでもなく短い時間の事を言います。

0.0000000000000000000000000000000000001秒ですね。意味わかりませんね笑

 

このインフレーション期の間にエネルギーを蓄えて

ビックバン!となる訳です。

なので「宇宙の最初ってビックバンだぜぇ?」

って言っている人がいたら

「いや、インフレーション忘れんなww」

って言ってやって下さい笑

まぁビックバンでも間違っていないと思いますけどね。

宇宙の物質はビックバンで出来たので。

 

なんでインフレーションがあるって分かったの?

そう。

今これを一生懸命調べているところです笑

 

「宇宙は膨張している」

これを示したのはハッブルという人で光のドップラー効果から示しました。

ドップラー効果とは、救急車が接近する時、ピーポーピーポーピーポーピーポーは高く聞こえますね。逆に遠ざかると低く聞こえます。これがドップラー効果

これの光バージョンです。(光のドップラー効果の話は省略します)

 

「へぇ〜。宇宙って膨張しているのか。」

と当時の人は思いました。そして、

「ん?膨張しているってことは最初は小さかったのか?」

と考えた訳です。

(風船を膨らますと大きくなりますね。でも最初は小さい。イメージはそんな感じ)

 

宇宙が一点から始まった、と考えると、今宇宙空間にあったものが一点に凝縮されていたとなりますね。

そうすると超高温であった事も想像できます。

これがビックバンの姿です。

 

ちなみにビックバンの名前の由来は

当時ビックバン理論に論敵であったフレッド・ホイルがラジオ番組で「This Big-Bang idea!(このホラ吹き野郎め!)」と言ったことが元になったみたいです笑

別にビックなものがバン!って訳じゃないんですね笑

 

ビックバン及びインフレーションの根拠

ではビックバン及びビックバンの根拠は何か?

これが気になる訳ですね。

これについて少し話して行きますね。(少し話が難しくなるかも)

 

まず、ビックバン理論の前は宇宙はどのように考えられていたのか?

と言いますと、昔からずっと今の宇宙の姿であった、とされていたみたいです。

これを覆す根拠となったのが宇宙マイクロ波背景放射(CMB)の存在です。

CMBとはなんぞや?

CMBとは!「宇宙のどの方向からも等しく観測される電波(※から引用)」です。

うー、少し難しくなってきましたね…

 

先ほど言った宇宙は一点から始まった、という話ですが

もし一点から始まったとすれば、その名残が今も残っているはずですよね?

宇宙空間に存在する物質は一点に凝縮されていた訳ですから。

 

CMBを詳細に観測したのはWMAPという衛星です。

そのCMBの温度差を観測すれば宇宙の起源がわかるという訳です。

 

???(^ω^)???

という方もいるでしょう。もう少し我慢してください笑

 

WMAPが8年観測した結果がこれです

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画像2

ただの緑の楕円やん。

 

いえいえ。これはちゃんとした観測結果であります。

これはCMBの温度差です。

色が同じだと温度が同じということです。

 

ん?じゃあ全部同じだから全部同じ温度ってこと?

 

そう。宇宙の温度は一定だった訳です。

この観測によって宇宙の温度はほぼ均一(一番温度の高いところと低いところの差が0.03度しかない)であったということがわかりました。

 

ちなみに宇宙の温度は−270度(3K)だったみたいです。

もう少しで絶対零度ですね

 

じゃあなんで均一だとビックバンがあったって言えるの?

 

イメージしやすいように簡単に説明します!

 

目の前に大きな水槽があるとしますね。

水槽の中にはたくさんの水が入っていて

蛇口はひねったままです。つまり水はずっと増えて行きます。

そこに角砂糖を1つポーンと入れます。

すると角砂糖は別に混ぜたりしなくても水に均一に溶けて行きますね(中学理科で確か習います)

すると水槽の水のどこを取っても砂糖の濃度は均一ですよね?

 

これを宇宙と照らし合わせるとわかりやすい(気がする)です

水槽の中の水=宇宙

蛇口をひねったまま=宇宙膨張

角砂糖=CMB

となりますね。

水がどんどん増えると砂糖の濃度はどんどん小さくなって行きますね。

つまり宇宙も膨張するとCMBの温度が小さくなっていくという訳です。

 

溶けた角砂糖の起源は勿論角砂糖ですね。

つまり均一になった温度の起源がビックバンってことです。

 

わかって頂けたでしょうか…?

説明が下手ですみません

(これは私が考えた意見であるのでこの例え方が正しいかはわかりません)

 

まとめ!

超短くまとめますと

  1. ハッブル、宇宙膨張を発見!わーい!」
  2. 「膨張してんなら昔は小さかったんじゃない?」
  3. 「ビックバンの名残を観測しよう!」
  4. 「観測できた!お!温度均一だ!いえーい!」
  5. 「あ、説明できちゃった…」

という訳。(雑

 

でもですね。このように考えない学者も多くいるみたいですね。

 

一様、私が参考にした本などではこれで紹介されていたので

これが今有力な理論なんだとは思いますが

絶対これが正しい!という訳ではないみたいです。

 

それと、別にビックバンの名残の観測はCMB以外のものでも行けたんじゃね?

みたいな話も出てきているみたいです。(それがなんなのかはまだ不明らしい)

 

 

宇宙って難しい…

 

最後に

いかがでしたでしょうか?

なるべく分かりやすいように説明したつもりです…

分かりにくかったら本当に申し訳ないです。

 

いやー、難しい笑

でもわかった時すごく楽しいですね。

今回はざっくりと説明したので足りない部分が多くあります。

興味がある方は調べてみてください!

参考文献にある「宇宙はどのような時空でできているのか 著:群 和範」は本当に読んでいて面白かったですね。

 

この記事のなんでインフレーションがあるってわかったの?の部分はこの本を特に参考にしました。より詳細に知りたい方はこちらの本を読むことをオススメします。

 

 

以上です!

 

最後までありがとうございました!

参考文献

宇宙の見方 宇宙の始まりを見る!(画像1)

Slide Share CMBR(画像2)

※宇宙はどのような時空でできているのか 著:群 和範

宇宙が始まる前には何があったのか 著:ローレンス・クラウス 訳:青木 薫

宇宙 著:沼澤 茂美 脇屋菜奈代

宇宙物理学者がどうしても解きたい12の謎 著:スティーブン・ウェッブ 訳:松浦 俊輔