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最新のダークエネルギー分析の結果、宇宙は収縮に転じ1点に戻る可能性が浮上!?

宇宙ヤバイchキャベチ

科学系YouTuber

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どうも!宇宙ヤバイch中の人のキャベチです。

今回は「宇宙が収縮に転じるかも」というテーマで動画をお送りしていきます。

●加速膨張する宇宙とダークエネルギー

最近発表された学術論文によると、あと1億年ほどで、宇宙が収縮し始めるらしいです。

そもそも、私たちの住んでいるこの宇宙は、約138億年前のビッグバン以来、現在も膨張を続けていると言われています。

しかも、過去の観測結果によって宇宙の膨張速度は、時間の経過とともに加速している可能性が高いです。

この宇宙の膨張スピードを加速させる原因、つまり宇宙に膨張する方向の力を与えている存在は、「ダークエネルギー」と呼ばれています。

このダークエネルギーは、宇宙の総質量やエネルギーの、およそ7割を占めていると見積もられています。

ダークエネルギーは宇宙全体に浸透していると考えられていますが、未だに謎が多いです。

もしダークエネルギーが変化しなければ、宇宙は永遠に拡大し、膨張スピードも加速し続けると考えられます。

それに対して、ダークエネルギーが一定ではないという説も、唱えられてきました。

ダークエネルギーの形態の一つが、「クインテッセンス」と呼ばれています。

このクインテッセンスは、運動エネルギーと位置エネルギーの比によって、求心的にも反発的にも働き、時間の経過とともに変化すると考えられています。

具体的には、およそ10億年前にクインテッセンスが反発的になったため、結果として宇宙の膨張スピードが加速したと考えられてきました。

●ダークエネルギーの性質が分析される

このように、ダークエネルギーやクインテッセンスは今だに謎だらけですが、新しい論文ではダークエネルギーがもたらす力は、弱まっていると報告されています。

研究者たちは、過去の宇宙の膨張を観測してきた知見から、今後数十億年のダークエネルギーの変化を予測しました。

観測結果から考えると、数百万年前にダークエネルギーの急速な衰退が始まった可能性があり、ダークエネルギーの力が今後も弱まっていくと、論文では述べられています。

では、ダークエネルギーの力が弱まり続けると、一体どうなるのでしょうか。

研究者たちの計算によれば、今後6500万年以内に、宇宙の膨張スピードの加速が停止するそうです。

論文の著者の一人である米国プリンストン大学のスタインハート氏は、想像以上にすぐだと語っています。

すなわち、宇宙規模から考えると、6500万年はとても短いのです。

地球上で6500万年前といえば、ちょうど恐竜が絶滅したと言われている時期なので、宇宙や地球の歴史から考えると印象が違うかもしれません。

さらに、膨張スピードの加速が止まった宇宙は、今から1億年以内に完全に膨張自体も停止します。

膨張が停止すると、宇宙はゆっくりと収縮し始めるはずです。

宇宙の年齢は138億歳と推定されているので、139億歳になるころには、収縮を開始すると考えられます。

138億年もの間、宇宙が膨張し続けてきたことを踏まえると、収縮に変化するまでに、あとたった1億年しかないと言えるでしょう。

それからさらに数十億年経過すると、宇宙が現在の約半分の大きさにまで戻ってしまいます。

●宇宙の終焉はビッグクランチ!?

Credit: NASA/WMAP science team
Credit: NASA/WMAP science team

宇宙の膨張が止まって、収縮し続けると、私たちの住む宇宙はどうなってしまうのでしょうか。

その場合には最終的に、ビッグクランチと呼ばれる宇宙の終焉を迎えると言われています。

ビッグクランチとは、予測されている宇宙の終焉の一形態のことです。

ビッグクランチを一言で表すと、ビッグバンの逆だと言えます。

ビッグバンという1点からの膨張で宇宙が始まったのであれば、ビッグクランチという1点への収縮で宇宙は終わるのかもしれません。

このビッグクランチには、具体的に2種類のシナリオが想定されています。

1つ目のシナリオは、宇宙が収縮して時空が終了する可能性です。

宇宙が収縮し切るということは、時間と空間の死を意味します。

時空の死とは、ビッグバンによって始まった宇宙が、元の状態に戻ることです。

ただし、その宇宙の残骸から、ビッグバンのような出来事が起こり、新たな宇宙が誕生する可能性はあります。

2つ目のシナリオは、宇宙が膨張と収縮を繰り返す可能性です。

宇宙は膨張と収縮によって、周期的に崩壊と再構築を繰り返していると、考えることもできます。

これが正しければ、現在私たちがいるこの宇宙は、再構築された何回目かの宇宙なのかもしれません。

論文の著者の一人であるスタインハート氏は、今の宇宙は唯一の宇宙ではなく、膨張と収縮の無限の繰り返しにおける、最新の宇宙だと語っています。

結局のところ、そもそもビッグクランチが起こるかどうか、そしてビッグクランチによって何が起きるのかは、ダークエネルギーの性質によるのです。

Credit: NASA/WMAP science team
Credit: NASA/WMAP science team

その一方で、論文には直接関与していない、カナダのブリティッシュコロンビア大学のヒンショウ氏は、あくまで過去の観測結果から予想した仮説に過ぎないと述べています。

実際には、地球から何十億光年も離れた物体を観測しているため、宇宙の過去のデータを見ているのです。

したがって、未来の宇宙どころか、現在の宇宙のことも正確にはわかりません。

つまり、宇宙が収縮を開始しても、ずっと後になるまで、知る方法がないのです。

宇宙は本当に収縮へ転じるのでしょうか。

宇宙が収縮に転じるという仮説が、正しいか調べる方法は現時点ではないと、論文の著者のスタインハート氏も語っています。

ビッグバン以来、宇宙は常に膨張し続けてきました。

今後もこのまま宇宙は膨張を続けるのか、やがて収縮するのか。

そして仮にビッグクランチが起きた場合には、何もなくなるのか、それとも新しい宇宙が誕生するのか、まだ誰にもわかりません。

すべてはダークエネルギーの性質によるため、今後もっと物理学が発展したら、私たちのいる宇宙の運命が明らかになる日が、いつか来るかもしれません。

参考URL
https://www.livescience.com/end-cosmic-expansion
https://www.pnas.org/doi/full/10.1073/pnas.2200539119

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