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ビッグバン

1929年、アメリカの天文学者エドウィン・ハッブルは、遠くの銀河までの距離が赤方偏移に比例することを発見した。 赤方偏移とは、光源が観測者から遠ざかったときに生じる現象で、ドップラー効果によって光の見かけの波長がスペクトルの赤い部分に向かって引き伸ばされることです。 ハッブルの観測では、遠い銀河ほど見かけの速度が速いことから、遠方の銀河が我々から遠ざかっていると考えられた。

ハッブルの発見は、ジョルジュ・レマトルが1927年に提唱したビッグバン宇宙論を初めて観測的に裏付けるものでした。 レマトルは、宇宙は非常に高密度で高温の状態から爆発的に膨張し、現在も膨張を続けていると提唱しました。 その後の計算により、このビッグバンは約137億年前とされている。 1998年、カリフォルニア州バークレーにある2つの独立した天文学者チームが、超新星の爆発が加速的に地球から遠ざかっていることを観測した。 これにより、2011年にノーベル物理学賞を受賞しました。 物理学者たちは、宇宙に存在する物質が膨張速度を遅らせ、重力によって最終的には宇宙の中心に戻ってくると考えていました。

起源

ビッグバン後の最初の段階では、宇宙は非常に高温で密度が高かった。 宇宙が冷えるにつれて、私たちを構成するクォークや電子といった物質の構成要素を生み出すのに最適な条件が整いました。 その数百万分の1秒後、クォークが集合して陽子と中性子が生まれました。 数分後には、これらの陽子と中性子が結合して原子核になりました。 宇宙が膨張して冷えてくると、物事はよりゆっくりと進むようになった。 電子が原子核の周りの軌道に捕捉され、最初の原子が形成されるまでに38万年かかった。 最初の原子は主にヘリウムと水素で、これは現在でも宇宙で最も多く存在する元素です。 現在の観測では、ビッグバンから約1億5000万〜2億年後に、ガスの雲から最初の星が生まれたと考えられています。 炭素、酸素、鉄などのより重い原子は、その後、星の心臓部で継続的に生成され、超新星爆発と呼ばれる壮大な星の爆発によって宇宙全体に飛び散っています。 天文学的、物理学的な計算によると、目に見える宇宙は、実際の宇宙のごく一部(4%)でしかありません。 宇宙の非常に大きな部分、実に26%が「暗黒物質」と呼ばれる未知の物質でできているのです。 暗黒物質は、星や銀河とは異なり、光や電磁波を一切発しないため、重力の影響によってのみ検出することができます。

さらに謎の多い「暗黒エネルギー」は、宇宙の質量・エネルギーの約70%を占めています。 暗黒エネルギーは、暗黒物質よりもはるかによくわかっていません。 これは、すべての銀河が加速度的に遠ざかっているように見えることから、目に見えない余分なエネルギーが働いているのではないかと考えられています。

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