樹梟堂日記

自営業者の日記です。最近はまっているのはマンガ「トーキョーグール:re」「亜人」「ジョジョリオン」「ハンターハンター」、スマホゲーム「Fate/Grand Order」「クラッシュロワイヤル」です。

宇宙の始まりから終わりまでについて

 宇宙は生まれてから137億年と言われています。



 なぜそれが分かるかと言うと、1929年にアメリカの天文学者エドウィン・ハッブルが宇宙に存在するすべての天体が遠ざかっている事実を発見し、その膨張する速度から計算して割り出したからです。
 ではその膨張の始まりは何かと考えだされたのがみなさんご存知の「ビッグバン」でした。

 まず初めは何もない「無」の世界でした。
 「無」の世界は物質も空間も時間でさえも存在せず本当に何もありません。
 そこに突然10のマイナス34乗cmという極小の宇宙が生まれます。
 それから10のマイナス36乗~マイナス34乗秒後という本のわずかな時間での急激な膨張、「インフレーション」が起こりました。
 それがビッグバンに至るきっかけです。

 「インフレーション」は「真空エネルギー」によって引き起こされました。
 それは生成・消滅を繰り返す性質が対になっている粒子の「ゆらぎ」によります。
 それは膨大な熱エネルギーに変化し、大爆発を起こした結果、宇宙は超高温で超高密度の火の玉となり、この時に光や物質が誕生しました。
 これこそが「ビッグバン」であり、発生から1000万分の1秒後に「素粒子」が、1万分の1秒後に素粒子が結びついて「陽子」や「中性子」が、そして陽子や中性子が結びついて水素の原子核が、さらにそこからヘリウムの原子核が誕生して行きます。
 ここまでビッグバンからたった3分しか経っていません。

 ビッグバン直後の宇宙は100兆~1000兆度もあり、この温度だと原子を構成する陽子と中性子すら存在できず、物質を構成する最小単位の素粒子でしか存在できません。
 それが宇宙誕生から1万分の1秒後に1兆度ほど下がると素粒子は互いに結びつくことができるようになりました。
 そうして上記の陽子、中性子、水素、ヘリウム・・・という風に物質が多彩になって行きます。

 宇宙誕生から3分後、温度が10億度まで下がるとさらに結合し、水素の同位体である「重水素」が生まれます。
 それが互いに衝突し、ヘリウムの原子核に変化していきました。
 通常原子核は電子と結びついた原子としてしか存在できませんが、10億度という高温化では単独で存在できます。
 その原子核と電子が分離する状態を「プラズマ」と言い、それがなんと数十万年も続きました。

 宇宙がさらに膨張し、誕生から38万年後に3000度まで下がると原子核と電子が結びついて原子ができます。
 そうなると光をさえぎっていた電子が原子に納まったことでようやく光が直進できるようになりました。
 これを「宇宙の晴れ上がり」と言います。

 プラズマの状態、原子核だけだった時は互いに電気的にプラスの性質だったので反発し合ってかたまることはありませんでした。
 それが原子になることで反発し合うことはなくなり、互いの重力から引かれ合い、やがては「星」になります。
 この宇宙の晴れ上がりから星や銀河が形成されるまでの間は直接観測できず、そのため「暗黒時代」と言われています。

 恒星は水素の「核融合反応」によるエネルギーで輝きます。
 核融合反応は軽い原子核同士を融合してより重い原子核に変化させることです。
 恒星は水素をヘリウム、ヘリウムを炭素や酸素・・・などと変化させて行き、やがては鉄に至ります。
 鉄からは核融合が進まなくなり、やがて自身の重力で一気に収縮を始める、これを「爆縮」と言い、やがては大爆発を起こします。
 それを「超新星爆発」と言い、恒星の死とも言えるでしょう。
 その時の巨大なエネルギーでさらに核融合反応が起こり、鉄からウランやカリホルニウムと言ったはるかに重い元素が誕生します。
 そう、我々の身の回りにある物質は水素とヘリウムを除きすべて他の恒星の残骸から生まれたのです。


 さて、最後に宇宙の未来なのですが、色んな説があるものの一番有力とされるものを紹介します。
 それは宇宙が永遠に膨張して行く、というものです。
 宇宙には重力(宇宙を収縮させようとする力)とダークエネルギー(宇宙を膨張させようとする力)があり、やがては後者の方が大きくなることでさらに宇宙の膨張を早めて行きます。
 そうなると宇宙を構成している物質がすべてばらばらになって行く・・・と考えられているのでした。




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