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感想:科学番組「コズミックフロント☆NEXT」『宇宙に満ちる謎 ダークエネルギー』


NHK-DVD「コズミック フロント」DVD-BOX(DVD5枚+特典CD付)

コズミックフロント☆NEXT http://www.nhk.or.jp/cosmic/
放送 NHK BSプレミアム(毎週木曜 22:00〜23:00)。

【※以下ネタバレ】

宇宙に満ちる謎 ダークエネルギー (2016年9月8日(木)放送)

今回の内容

http://www.nhk.or.jp/cosmic/broadcast/160908.html
宇宙に満ちる謎 ダークエネルギー


宇宙最大の謎とも言える「ダークエネルギー」という闇の力。姿の見えないこの闇のエネルギーに宇宙全体が支配されている。ダークエネルギーは、重力とは真逆の方向に働く力で、今も宇宙全体に増え続けているという。宇宙はどのようにして始まり、どんな未来を迎えるか。世界中の科学者がその謎を解明しようと研究を続けている。科学界に突きつけられた暗黒のミステリー・ダークエネルギー、その正体に迫る。


ダークエネルギーとは何か?

 ダークエネルギーとは宇宙を膨張させる未知のエネルギーのこと。「ダーク」というのは「暗黒」云々とは関係が無く、「人間が未だ全く正体がつかめていない」ため「ダーク」と呼んでいるのである。

 宇宙は138億年前に誕生し、風船が膨らむように膨らみ続けていると考えられている。そして宇宙の未来はどうなるのかは大きく二つの説があった。一つは「宇宙収縮説」。宇宙の膨張は星々の重力に負けてある時点でストップし、さらにそこから逆に縮んでしまうという考え。もう一つは「減速膨張説」。星々の重力によって膨張の速度は落ちていくものの、それでも膨張し続けて行くという説。ところが1990年代に、観測結果から「宇宙の膨張は年々早くなっている」という事が確認された。つまり「加速膨張」していたのである。これは学者にとって全く予想外の結果だった。

 宇宙が膨らんでいるというのはどうやって調べるのか? それは大爆発するときにまぶしく光り輝く「超新星」を観測する。超新星の中で「Ia型超新星」は、爆発するときのサイズが物理的に一定と決まっており、つまり爆発するときの明るさは宇宙のどの場所でも同じ。ということは、このIa型を観測し、地球からどの程度の明るさに見えるかで、地球からの距離がわかる。またこの超新星から届く光の「赤方偏移」の度合いを調べれば、地球から遠ざかる速さが導ける。

 宇宙が一定の速度で膨張していれば、超新星の明るさ(地球からの距離)と赤方偏移の度合い(遠ざかる速度)のグラフは一定の直線を描くはず。ところが調べてみると、地球から遠いほど離れる速度が速くなっていた。つまり宇宙の膨張は減速するどころか、どんどん早くなっていたのである。この加速膨張を引き起こしている謎のエネルギーは「ダークエネルギー」と名付けられた。

 ダークエネルギーは、宇宙の大きさが増えても密度は一定。つまりどこからか新しいダークエネルギーが湧き出ているのである。



アインシュタインの宇宙定数

 アインシュタイン相対性理論を発表した際、自分の理論に従うと宇宙は星々の重力に負けて収縮してしまう、ということに気が付いた。当時は宇宙の大きさは一定というのが常識的な考えだったため、アインシュタインは「アインシュタイン方程式」に「宇宙定数」(ラムダ)を追加した。これは余り美しくない項目だったが、これにより理論上は宇宙の大きさは一定を保てることになった。

 1929年、天文学者ハップルは「宇宙が膨張している」という事実を発見した。アインシュタインはそれを知り、宇宙のサイズが一定と考える必要がなくなったので、式から「宇宙定数」を取り除いた。

 ところがその70年後に宇宙定数が復活することになった。アインシュタインの考えた宇宙定数は「宇宙が萎まないために存在する力」として組み込まれたものだったが、今度は「宇宙を加速させて押し広げるための力」という意味でラムダが蘇ったのだった。



ダークエネルギーの正体は?

 ダークエネルギーの正体は未だ謎だが、有力候補の一つが「真空のエネルギー」である。真空とは「何も無い空間」では無く、実はエネルギーが生まれては消えることを繰り返している。もし何かの弾みで真空のエネルギーが消えなければ、莫大なエネルギーが生まれることになる。しかも真空のエネルギーは真空が広くなっても薄まらず、エネルギーの量が増えるのである。あたかも無からエネルギーが生まれてきたように見える。

 宇宙の誕生の過程は、この真空のエネルギーによってインフレーションという現象が発生し、これで発生した高熱によりビッグバンが起きたという説が有る。また今現在、真空のエネルギーで宇宙が猛烈に膨張しているとすれば、今は「第二のインフレーション」と呼べるのかもしれない。

 ダークエネルギーの謎に迫る方法の一つが「暗黒物質」(ダークマター)の研究である。目に見えないダークマターの分布を調べ、宇宙の構造を解析することによって、ダークエネルギーの正体が解る日が来るかもしれない。


感想

 ダークエネルギー大特集。アインシュタインの宇宙定数やらインフレーション理論と絡めたお話は凄く面白かった。コズミックフロント宇宙論の回に外れなしですわ。