クエリ: 今から約140億年前に起こったとされる、宇宙の始まりの大爆発のことを何というでしょう?
文章: 宇宙の年表 宇宙の年表(うちゅうのねんぴょう)は我々の住む宇宙で起きた出来事の年表であり、ビッグバン理論を中心に他の科学理論も交えてまとめたものである。宇宙の歴史、宇宙の展開、宇宙の進化などとも表現されるものであるが、他の宇宙では冷却速度や対称性の破れ方の違いなどによって違った過程をとる可能性もあるので注意が必要である。観測によれば、宇宙はおよそ138億年前に誕生した。それ以来宇宙は3つの段階を経過してきている。未だに解明の進んでいない最初期宇宙は今日地上にある加速器で生じさせられるよりも高エネルギーの素粒子からなる高温の状態であり、またほんの一瞬であったとされている。そのためこの段階の基礎的特徴はインフレーション理論などにおいて分析されているが、大部分は推測からなりたっている。次の段階は初期宇宙と呼ばれ、高エネルギー物理学により解明されてきている。
文章: 地質時代 地球誕生以来、多くの重大事象が起き、初期の地球環境はかなり極端であったと予想されている。45.5億年前の月が出来る原因となったと思われる天体との衝突があり、地球の自転速度は月誕生直後では一日が5-8時間で、月は地球から1.5-2万キロ(現在は38万キロ)と近くにあり、非常に大きな潮汐力であった。その後徐々に1日が長くなると同時に、月が離れていった。(8.5億年前頃(新原生代)には一日は20.1時間で一年は435日であった。) 41億年前から38億年前の間には後期重爆撃期と呼ばれる多くの天体衝突があり、初期の地球環境は何度も破壊された。以降も直径10kmを超える小惑星を含めた隕石の衝突があり環境を激変させた。 地球誕生直後はマグマで覆われていたが、比較的早期に冷えて固まり42億年前には既に海洋が形成されていた事が、発見された岩石情報から推定されている。40億年前(太古代の初め)には地温勾配は現在の3倍程で、25億年前には2倍程になり、地球が冷え地殻が形成され、マントルの対流により超大陸の形成分裂が繰り返され、火山活動・造山活動もそれに伴い引き起こされた。25億年前にはそれまでの海底での火成活動から、大規模な陸上での火山活動が起きた。 太陽の明るさは40億年前には現在の70-75%と冷たい太陽であったが、温室効果ガスによると考えられ気温は現在とほぼ同じであった。地磁気は32億年前には現在の50%ぐらいで初期の地球大気を太陽風から守っていた。地磁気の逆転は何度も起きている。幾度もの氷河時代が訪れており特に強い氷河時代には赤道付近まで凍結する雪玉地球の状態であったと推定されている。これらの気候変動により数百メートルの幅で海水準変動が起きた。 文章: マゼラニックストリーム マゼラニックストリーム Magellanic Stream は大小マゼラン雲の近くに広がる中性水素(HI)のガスである。1972年にWamnierとWrixonが発見し、1974年にはMathewsonらがその成因にマゼラン雲との関係を見出した。これに先立ち1965年には異常な視線速度をもつガス星雲がこの領域に存在することが知られていたが、ガスの位置と広がりは正確に把握できず、マゼラン雲との関係も不明であった。その後の観測でわかったガスは大変長く(地上観測で100度ほどあるらしい)、その形状は銀河系などと比較するとかなり直線状である。この領域としては視線速度差が異常に大きく、周辺銀河の視線速度パターンに同期するものではない。高速度雲(HVC)としては古典的な例である。階層型クラスタリング研究からわかるのは、銀河が長い時間をかけてより小さな銀河の衝突により形成されたことである。 文章: 太陽系の形成と進化 太陽系の形成と進化(たいようけいのけいせいとしんか)は、巨大な分子雲の一部の重力による収縮が起こった約46億年前に始まったと推定されている。収縮した質量の大部分は集まって太陽を形成し、残りは扁平な原始惑星系円盤を形成してここから惑星・衛星・小惑星やその他の太陽系小天体等ができた。 星雲説と呼ばれる良く知られたモデルは、エマヌエル・スヴェーデンボリ、イマヌエル・カント、ピエール=シモン・ラプラスらによって18世紀に唱えられ、後に天文学・物理学・地質学・惑星科学等科学の広い分野を取り入れていった。1950年代に入って宇宙の時代が幕を開け、1990年代に太陽系外惑星が発見されると、新しい発見に合わせてモデルは改変されていった。 太陽系は当初の姿から進化していった。多くの衛星が、惑星の周りのガスや宇宙塵の円盤から形成されたり、惑星の重力に捉えられたりして形成された。天体同士の衝突は今日でも続き、太陽系の進化の原動力となっている。惑星の位置はしばしば変化し、入れ替わることもある。この惑星軌道の移動は、初期の太陽系の進化の大きな原動力になったと信じられている。 約46億年前、太陽はまだ冷たかった頃から徐々に大きくなって現在の姿になった。将来は赤色巨星の段階を経て、その外層は吹き飛ばされて惑星状星雲となり、中心部には白色矮星が残ると推測されている。さらに遠い将来、近傍を通過する恒星の重力によって惑星が奪われていき、最終的に数兆年後には太陽は裸の星になると考えられている。 文章: 宇宙の年表 次の段階は初期宇宙と呼ばれ、高エネルギー物理学により解明されてきている。これによれば、はじめに陽子、電子、中性子そして原子核、原子が生成された。中性水素の生成にともない、宇宙マイクロ波背景が放射された。 そのような段階を経て、最初の恒星とクエーサー、銀河、銀河団、超銀河団は形成された。 宇宙の終焉については、さまざまな理論がある。 文章: 漸進的創造論 漸進的創造論とは、何百億年という時間をかけて神が生命の新しい形を創造した、という宗教的信条である。古い地球説の一つの形として、それは地質学や宇宙論の主流派が推定している宇宙の年齢、及び考古学がその正当性を主張するのと同じように小進化のような生物学的ないくつかの教義を受け入れている。この見方をすると、創造は何億年と永く続いている段階の中で動植物の全ての種が現れた急速な爆発において起こったということになる。その爆発は、新しい生命がその環境に順応するのにかかった、停滞的・均衡的な時代の順による。これらの爆発は神が仲裁によって新種の生き物を創っているということを示している。考古学的な記録の見地からは、漸進的創造論は「種はその祖先の一様の変化で漸進的に現れたのではなく、『完全な形を持って』一度に全て現れた」とされる。 この見方では、全生物の共通祖先から出てきた全生物の祖先という概念が拒絶されるのと同じように、生物学的に支持されなかったり化石の記録に依らなかったりする大進化は拒絶される。このようにして大進化の証拠は否定的に主張されるわけだが、小進化は、創造主が環境適応化と生存を許す遺伝的構造をデザインした遺伝的要因として受け入れられている。一般的に、それは字義通りの創造論と進化論の中間的見地に立つ支持者の見方である。 文章: 太陽系最後の日 太陽が爆発し、地球が破壊されるその数時間前、ある1隻の宇宙船が超光速航法で地球へ急行していた。40万年前に調査船が太陽系を訪れていたが、そのときは知性が発見されず、次は60万年後に調査が行われる予定だった。だが、最近になって地球から200光年離れたある惑星に設置されていた基地に電波が届いた。通常は、これほどの短期間に知性が発生するほどの変化はしないと考えられていたが、地球に知性が誕生していることは間違いない。早急な調査が行われたところ、太陽が間もなく爆発することが判明したのである。 宇宙船に搭乗していた宇宙人たちのミッションは地球に新たに誕生した知的生命体を出来る限り救うことであった。彼らは限られた時間の中地球に降り立ち捜索の手を尽くす。途中で惑星間通信ステーションらしき施設を発見し、電波を使用し始めててからわずか200年後に宇宙空間へ進出していることに驚く。様々な痕跡から、その異形の姿形こそ知れたものの、肝心の知的生命体をついに発見することができなかった。 爆発する太陽を背に宇宙船は太陽系を脱出し、宇宙人たちは文明を救えなかったことに落胆する。もしかしたら未だ見ぬ彼ら知的生命体は太陽の爆発を察知して地中深くに潜んでいたのかも知れない。だが、とても耐え切れるものではなく惑星ごと消し飛ばされ文明諸共滅ぶしかない。しかし、あの惑星間通信ステーションと思しき施設のアンテナが太陽系の惑星ではなく、公転軌道面からも離れた虚空を向いていたことが気がかりだった。もしや彼らを過小評価しているのではないか、そう思い改めて調査したところアンテナの指向していた虚空に星図に載っていない星雲を見出した。その空間に向かった彼らは見たこともない大船団を目にする。地球人たちは無謀にもロケットで恒星間宇宙を渡ろうとしていたのだった。 文章: 光年 “観測可能な宇宙”の大きさは、この共動距離の理解からおよそ 457 億光年(14 ギガパーセク)とされているが、これは 宇宙マイクロ波背景放射(英: cosmic microwave background radiation、CMB)の赤方偏移の観測値 z = 1090 から計算される共動距離の値で、誕生してからおよそ 38 万年後の宇宙が膨張により移動して現在「在る」場所から、それを観測している現在の我々までの距離をいう(つまり、457 億年前の光をいま観察しているのでもないし、457 億光年離れた距離を計測できているわけでもない。観測できる宇宙の過去は宇宙が誕生した138億年前が限界である。{138 億年 - 38 万年}前の光を発した空間が「現在」は 457 億光年先にまで進んでいるという説明にすぎず、「457億年前」から「現在」までに「457億光年先のその空間」で何が起きたかを我々は知る術もない)。宇宙はもっと先にまで広がっているかもしれないが、「(理論の検証のための)観測ができない以上は考えても意味が無い(=理論が証明できない)」とするのが現在の宇宙論の立場である。“観測可能な宇宙”は宇宙論の立場では我々を中心に置いたこの半径 457 億光年の球体内となり、この球面が宇宙論の立場での「宇宙の果て」「宇宙の大きさ」ということになる。CMB の観察結果よりも過去の宇宙の情報を知る手段で観測できるのであれば、“観測可能な宇宙”はさらに大きくなる。 逆説的だが、我々が現在観測している CMB の光は、赤方偏移から逆算すると共動距離で 3600 万光年しか進んでいないことになる(これも、3600 万年前の黒体放射を観測しているのではないし、3600 万光年の距離を実測できているわけでもない)。過去のそれより小さい距離(共動距離)で起きた事象を我々は観測できていない。 このように矛盾に思えるような光年スケールでの解釈は、宇宙の計量が拡大しているという事実と、有限である光速を使った光年を距離の単位に使うという事実の両方からくる非日常さゆえに理解が難しいとされることがある。 文章: いっかくじゅう座V838星 発見後すぐ、いっかくじゅう座V838星の位置に、爆発以前にガイド星星表やIRASカタログへ記載された天体が同定され、2MASSなどの観測データがあることもわかった。増光前の観測データと、増光後のスペクトルなどを総合して、太陽よりやや小さく、典型的なものよりだいぶ暗いF型主系列星と推定されたが、増光に伴って発生した「光のこだま」現象を正しく解釈できなかったことにより、距離を2,000から2,600光年と見積もったことに基づく結果であった。より正確な推定によって、いっかくじゅう座V838星までの距離は約2万光年と求められた。この距離が正しいとすると、この恒星はもっと大きく、太陽よりかなり明るいことになる。質量は太陽の5倍から10倍と見積もられ、光度も太陽の550倍から5,000倍となった。爆発前の半径は太陽のおよそ5倍で、表面温度は4,700から30,000K程度あったと予想される。 文章: 中性子星 中心核を取り巻く部分で起こる核反応生成物によって次第に中心核の質量が増えていくが、やがて中心核を構成する原子内で、陽子が電子捕獲により中性子に変わった方が熱力学的に安定となる。これによって中心核は中性子が過剰な原子核で埋め尽くされるようになり、一方で電子捕獲によって減った電子の縮退圧が弱まるため、重力を支えられなくなって星全体が急激な収縮を始める。中心核の収縮は、密度が十分大きくなって中性子の縮退圧と重力が拮抗すると急停止する。これより上の層は中心核によって激しく跳ね返されて衝撃波が発生し、一気に吹き飛ばされる。この段階を超新星爆発と呼ぶ。爆発の後には中性子からなる高密度の核が残り、これが中性子星となる。 文章: ISOHDFS 27 ISOHDFS 27は、きょしちょう座の方向にある渦巻銀河である。2012年現在、最も重い渦巻き銀河である。 ISOHDFS 27は、きょしちょう座のハッブル・ディープ・フィールド・サウスにあり、地球から60億光年離れたところにある。銀河の質量は、銀河の回転速度から得ることができるが、それから推定される質量は太陽の1兆400億倍である。これは知られている中で最も重い銀河であり、天の川銀河の4倍以上、今までで最も重い銀河の2倍以上ある。回転速度は赤外線観測によって求められたが、これほど遠方の銀河の回転速度を求められたのは今回が初めてである。また、同じ視野に太陽の2000億倍の質量をもつ銀河と、120億光年離れた位置にも重い銀河が発見されている。 ISOHDFS 27は地球から60億光年離れたところにあり、したがって約60億年前の天体ということになる。宇宙誕生から約80億年経った時代にこのような巨大な銀河があることは、宇宙における銀河の進化を考える上で重要な発見である。 ISOHDFS 27は、その質量の全てが10万光年の領域にある。これは天の川銀河の直径と同じである。また、6000億太陽質量、すなわち約58%の質量がバリオンで構成されている。 文章: 宇宙の終焉 現在の宇宙では、通常の物質(バリオン)の大部分は天体、特に恒星と星間ガスの形で存在している。恒星は時間とともに進化し、軽い星は白色矮星として一生を終える。重い星は進化途中での質量放出や超新星爆発によって物質の大半を星間ガスに戻し、質量の一部が中性子星やブラックホールとなる。星間ガスの高密度の部分が収縮すると再び恒星が生まれる。このようにしてバリオンはリサイクルされているが、恒星の進化サイクルごとにある割合の質量が白色矮星や中性子星、ブラックホールといったコンパクト天体として固定されるため、長い時間が経つと宇宙全体でリサイクル可能なバリオンの量は少しずつ減っていき、やがて星間ガスは尽きて新たな星形成は起こらなくなると考えられる。一説によると、このような状態になるまでの時間はおよそ10年程度と見積もられている。 星形成が起こらなくなると、宇宙には可視光を放つ天体は次第に減っていき、やがては冷却途中のコンパクト天体の余熱が赤外線や電波で見えるだけになる。 質量が太陽の8倍程度よりも重い恒星は超新星爆発を起こす。太陽の20倍程度よりも重い恒星では超新星爆発の後にブラックホールが生まれると考えられている。一つの銀河の中で起こる超新星爆発はおよそ100年に1回程度の割合であるため、ごく大雑把な見積もりでは一つの銀河の中に現在約10個程度の恒星質量クラスのブラックホールが存在することになる。また、1990年代以降の観測によって、多くの銀河の中心には10-8太陽質量という大質量ブラックホールも存在することが明らかになっている。 文章: アインシュタイン方程式 1929年にハッブルが宇宙の膨張を観測的に示した後、1931年にはアインシュタイン自身により「人生最大の過ち」として消去された。しかしながら、近年の宇宙のインフレーション理論や素粒子物理学との関連の中で、宇宙項(に相当する斥力)を再び導入して考えることが通常行われており、むしろ重要な意味を与えている場合がある。観測的宇宙論において、宇宙膨張を加速させている謎のエネルギーとして、ダークエネルギーが提案されている。ダークエネルギーは方程式上では宇宙項である。 文章: 地質時代 地球誕生以来、多くの重大事象が起き、初期の地球環境はかなり極端であったと予想されている。45.5億年前の月が出来る原因となったと思われる天体との衝突があり、地球の自転速度は月誕生直後では一日が5-8時間で、月は地球から1.5-2万キロ(現在は38万キロ)と近くにあり、非常に大きな潮汐力であった。その後徐々に1日が長くなると同時に、月が離れていった。(8.5億年前頃(新原生代)には一日は20.1時間で一年は435日であった。) 41億年前から38億年前の間には後期重爆撃期と呼ばれる多くの天体衝突があり、初期の地球環境は何度も破壊された。以降も直径10kmを超える小惑星を含めた隕石の衝突があり環境を激変させた。地球誕生直後はマグマで覆われていたが、比較的早期に冷えて固まり42億年前には既に海洋が形成されていた事が、発見された岩石情報から推定されている。 文章: 宇宙の終焉 黒色矮星の内部では原子核は互いに正の電荷をもっているため互いに反発しあっているが、高い圧力によって格子に閉じ込められ、その間をプラズマ化した電子が結びつけることによって星を構成している。しかし、原子核は量子トンネル効果により気の遠くなるような時間をかけて核融合が進行。この時放出された陽電子が電子と対消滅を起こすことで原子核を結びつけていた電子が減少し、やがて自重に耐えられずに超新星爆発を引き起こす。このような超新星爆発は太陽の1.2~1.4倍程度の質量の黒色矮星が起こすとされ、それが最初に起きるのは10年後とされ、そして10年に最後の超新星爆発が起こると予測されている 最後の黒色矮星が超新星爆発を起こした後には、宇宙背景放射の光子とブラックホールの蒸発で生まれた光子だけが宇宙を満たした状態になる。この時代の宇宙は絶対零度に限りなく近いため、光子のエネルギーは非常に低い。よってこれらの光子から再び物質粒子が生成されることはあり得ず、放射のみが存在する宇宙が指数関数的に膨張していき、絶対零度に向かって永遠に冷却し続けることになる。 この極低温の状態はビッグフリーズ (Big Freeze) やビッグチル (Big Chill) などと呼ばれている。これは19世紀に考えられていたエントロピー増大の過程とは別の物理過程の結果生じるものであり、いわゆる熱的死とは別の状態である。 文章: 局所泡 局所泡(きょくしょあわ、英: local bubble、局所バブル、ローカル・バブルとも )は、銀河系のオリオン腕にある星間物質の空洞である。局所泡の領域内には、太陽系を含む局所恒星間雲やGクラウド(英語版)などがある。直径は少なくとも300光年以上あり、中性水素の密度は約1立方センチメートルあたり0.05原子と、銀河系平均(0.5原子/cm)の約10分の1、局所恒星間雲(0.3原子/cm)の6分の1ほどしかない。局所泡の高温ガスからはX線が放射されている。局所泡内の薄く高温のガスは、1,000~2,000万年前の超新星爆発に由来するものであると考えられている。