宇宙への旅人

科学者が「宇宙の終わり」を予測。それは悲しくて孤独な、黒色矮星（Black dwarf）の超新星爆発で幕を閉じる（米研究）


宇宙の終わりを科学者が予測 image by:NASA / JPL-Caltech

　この世にあるすべての物に終わりがある。それは宇宙も同じことだ。それははるか遠い未来にやってくる。

　アメリカの科学者が今回予測した宇宙の終わり方は、とても孤独で物悲しいものだ。黒色矮星が次々と超新星爆発を起こし、それが宇宙最後の天体ショーとなるという。

　その後、ブラックホールは蒸発し、宇宙の膨張によって、残された天体は遠く離れ離れになるという。あまりにも遠く離れすぎて、もはや何らかの爆発があったとしても、それを目にする誰も存在しないのだ。

星の最後の姿、超新星と白色矮星
　
宇宙がどんな終わり方をするのか？様々な説があるが、「熱死」であるとする考えが浸透している。最後を迎えた宇宙に残されているのは、ほとんどがブラックホールと燃え尽きた星だけだ。

　だが、イリノイ州立大学（アメリカ）の理論物理学者マット・カプラン氏が予測する宇宙の最後は、一般的な見解とは少々違う。

　核融合を起こす巨大な星のコアでは、徐々に鉄が蓄積している。すると、やがて自らの重力に耐えられなくなり、崩壊して大爆発を起こす。これが「超新星」と呼ばれる現象だ。

　しかし質量が太陽の10倍未満しかないもっと小さな星の場合、それほどの重力と密度を作り出す鉄がないために、「白色矮星」となる。大きさは地球と同程度でも、密度はその数百万倍という恒星の最終形態の1つだ。



白色矮星がさらに冷えると黒色矮星に
　
だが、カプラン氏によると、白色矮星は数兆年という気が遠くなるような時間をかけて冷えて固まり、鉄を作り出す「黒色矮星」になる可能性があるのだという。

　黒色矮星は、電波による観測すらできないほど冷えた白色矮星のことで、現時点では仮説上の天体だ。

　星の燃えかすのような存在だが、カプラン氏によると、「量子トンネル」（亜原子粒子が、まるでトンネルを抜けたかのように、障壁の向こう側に現れる現象）を通じて、ゆっくりゆっくりと核融合が起き続けるのだという。

　こうして鉄が内部に蓄積される。そのために黒色矮星であっても、大爆発を起こして超新星になる。

What If Our Sun Became a Black Dwarf?



10の1万1000乗年後の未来、宇宙最後の天体ショー
　
カプラン氏は、さまざまな大きさの黒色矮星が爆発するために必要となる鉄の量を計算。

　その結果、黒色矮星から生じる超新星の第一号は、今から10の1万1000乗年後に誕生するという。兆を100回近くもかけた、ほとんど想像不能な遥かすぎる未来の話だ。

　まず、もっとも質量の大きな黒色矮星が爆発。それからより小さなものが続き、やがて黒色矮星は1つ残らず爆発する。それは10の3万2000乗年後のことだ。

　カプラン氏によれば、こうしたイベントは宇宙において最後の見どころとなる天文学的現象で、最後の黒色矮星が超新星となるまで続く。

　なお、すべての黒色矮星が爆発するわけではない。超新星になるのは太陽の質量の1.2～1.4倍あるもっとも重い部類の黒色矮星だけだ。それでも今日存在する星の1%、つまり10億 × 1兆個はある。



もの悲しく孤独な宇宙の最後
　
その後の宇宙では、銀河は散り散りになり、ブラックホールは蒸発。宇宙の膨張によって、残された天体は遠く離れ離れになる。あまりにも遠く離れすぎて、光でさえ物理的に到達できないほどだ。

　もはや何らかの爆発があったとしてもそれを目にする者はいない。カプラン氏によると、宇宙を待ち受けるのは、こんな「もの悲しい孤独」な運命なのだそうだ。

この研究は『Monthly Notices of the Royal Astronomical Society』（8月7日付）に掲載された。

2020年08月21日
カラパイアより

天文学者が教えてくれた地球の終わり方。アンドロメダ銀河が衝突し、銀河間空間に放り出される（オーストラリア研究）



宇宙の未来は暗い。それが死ぬとき、地球も生命も何もかもを飲み込んでしまう。

　オーストラリア・シドニー大学の天体物理学者ジェレイント・ルイス教授が、地球と生命と宇宙の終わりについて教えてくれた。

　科学イベント、ニューサイエンティストライブで、彼は「50億年以内に壮大なことが起こります」と語りました。

　天の川に一番近い銀河であるアンドロメダは、年におよそ500万キロずつ地球へ接近しています。それはつまり、「30億年後にアンドロメダ銀河が私たちの銀河に衝突」するということです。

　大分先のことなので、タイムトラベルでもしない限り、それを体験することは不可能ですが、1つのシナリオとして想像してみます。

太陽系の星は銀河間空間に放り出される



　「衝突によって天の川が揺さぶられ、新しい星々が誕生するために、クリスマスツリーのようにライトアップされる。

　この衝突で生じるガスはあっという間に使い果たされます。新しい星々が形成され、死に、最後は超大質量ブラックホールに飲み込まれます」

　このとき、太陽を含む太陽系の星々は「銀河間空間に放り出される」ことになります。

　お先真っ暗ですが、今を生きる生命にとっては、あまり関係のない話なので、心配には及ばないです。なにしろ、この時間スケールで見た場合、太陽もまた50億年後に死ぬことになるのですから。

　「30億年以内に、太陽がヘリウムを燃やし尽くして膨張を始め、そのために地球は激しく照りつけられます。そして、まず水星が、次いで金星、地球と太陽に飲み込まれます」

　このカタストロフィーを生き延びるには、そのときまでに人類は太陽系を、ことによっては天の川を脱出しなければならないのです。

　しかしルイス教授はさらなる問題を指摘しています。

ダークエネルギーが宇宙の膨張を加速させる



　「困ったことに、ダークエネルギーが宇宙の膨張を加速させています。そのためにいつの日か、遠方にある無数の銀河が私たちの目の前から完全に姿を消すでしょう。そうなれば、再びそれらを目にすることはありません」

　その後、今から10兆年も過ぎた頃、宇宙はガスと素材を使い果たして、新しく星が形成されることもなくなります。

　「太陽と同じく、星々は死に絶え、やがては赤色矮星だけが残されるでしょう」

　赤色矮星の大きさは太陽の2割程度で、冷たく、しかも気まぐれに放射線を大量に含んだ苛烈な太陽フレアを生じさせます。そのために、そこを公転する惑星に生命が宿ることはないのです。

　この時点で生命が誕生することもなくなり、宇宙にはもはや死んだ星々とブラックホールしか残されていないのです。

　そして今から100兆年後、「最後の星が死に、宇宙は完全な闇」に包まれるのです。

　これが宇宙の終焉です。

　ルイス教授の話は聞かせてもらったけど、地球滅亡はもっと早く起きる可能性はなきにしもあらずです。

　ベテルギウスは膨張してるし、小惑星がぶつかってくるかもしれない。そして最も懸念すべきは、人類が自分たちの手で地球を破壊しまうシナリオです。

2018年09月28日
カラパイアより

緩やかに死にゆく宇宙


さまざまな波長で観測された銀河。左から時計回りに、紫外線、可視光線、近赤外線、中赤外線、遠赤外線（提供：ICRAR/GAMA and ESO） .

20万個以上の銀河を紫外線から遠赤外線まで多波長で観測した研究から、現在の宇宙で生み出されているエネルギーは20億年前の半分しかないことが明らかにされました。

多波長サーベイ・プロジェクト「GAMA（Galaxy And Mass Assembly）」の一環として行われた研究で、紫外線から遠赤外線まで21種類の波長で銀河が観測されました。観測にはヨーロッパ南天天文台（ESO）の可視光線・赤外線望遠鏡「VISTA」やヨーロッパ宇宙機関（ESA）の赤外線天文衛星「ハーシェル」、NASAの赤外線天文衛星「WISE」と紫外線天文衛星「GALEX」などが用いられました。

20万個以上の銀河を調べたところ、現在の（近傍の）宇宙で生み出されているエネルギーは、20億年前の宇宙に比べると半分しかないことがわかったのです。

宇宙の全エネルギーは元々はビッグバンで生成されたもので、その一部が質量という形となっています。質量は恒星内部の核融合反応によってエネルギーに変換され、星が輝きます。光や熱として生み出されるエネルギーのほとんどはこの反応によって作られており、銀河中心のブラックホールを取り巻く高温の降着円盤から放射される電磁波や、星からのエネルギーを受けた巨大な塵の雲からの再放射などでも宇宙に広がります。このエネルギーの量が減っている、というのです。

宇宙がゆっくりと「衰退して」いることは1990年代後半には知られていましたが、紫外線から赤外線まで広い波長でエネルギー生成が減っていることを明らかにしたのは今回の研究が初めてです。

2015年8月12日
Astro Artsより

科学者が予測する10の宇宙終焉説



人類のこれまでの科学技術を持ってしても、宇宙は壮大すぎてその全てをはかり知ることはできません。宇宙のはじまりはもちろん、宇宙に終わりはくるのか？それはいったいどのようにして訪れるのだろう？宇宙の終わり方に関してもいくつもの説があります。

我々が存命中は知ることのできないであろう宇宙の終わり。科学者たちが予測する10の宇宙終焉説を見てみると。

1.ビッグ・クランチ（Big Crunch）



　宇宙誕生の最も有力な説はビッグバンです。宇宙誕生の際、ビッグバンは膨大なエネルギーを放ち、気の遠くなるような年月を経て我々の知る銀河系を作りました。ビッグ・クランチは簡単に言えばビッグバンの真逆の現象です。

　ビッグ・クランチ説によると、ビッグバンの際に放たれたエネルギーはやがて宇宙全体の「重力」によってその拡大が減速し、引っ張られ、徐々に収縮していくのだというのです。この仮説によれば、最終的に宇宙全体は目に見えない程の点に押し込められ、終わってしまうそうです。

The Big Crunch Theory HD



しかし、最近ではこの説は懐疑的な見方をされることが多いのです。近年発表された研究によると「宇宙の拡大が減速するどころか、その拡大が加速度的に速くなっている」からです。

2.熱的死



熱的死とは「宇宙の拡大により惑星同士の空間が広がり、惑星や宇宙の持つ熱量は何時か尽きる」と言う事です。

私達の世界は熱力学によって動いていて宇宙も例外ではないのです。熱力学によると、熱というエネルギーは最終的に平衡し、それぞれの空間に均等に行き渡るそうです。つまり、宇宙という空間が広がり続ける限り、宇宙全体の温度は徐々に下がり始めるという事です。星や惑星は熱という輝きを失い、宇宙全体は平衡という終わりを迎えるであろうという理論です。

3.ブラックホールによる熱的死



ブラックホールにより宇宙全体が飲まれてしまう可能性があるというのです。ブラックホール同士が衝突した際、小さい方のブラックホールが大きい方に飲み込まれ、更に巨大なブラックホールを形成されます。次第に巨大化していくブラックホールは宇宙全体を飲みこみ、彼らは死に際に「ホーキング輻射」という放射反応を起こします。そして宇宙が終るとき、「ホーキング輻射」だけが残る空間が出来上がるというのです。

4.時の終わり



全てが有限だとしても時だけは続いてほしいものですが、時が有限だとしたら？科学者達によれば、数々の終焉説を数学的・科学的に見た場合、「時が有限でなければ」説明出来ない理論もあるのだというのです。

「ある日突然時が止まり、世界の全てが永遠に停止する日がくるかも知れない。」というのがこの説です。もしこの現象を体験する日が来ても、私達はそれに気づく事さえ出来ないのです。

5.ビッグ・バウンス（Big Bounce ）



ビッグ・バウンスはビッグ・クランチと同様、重力により宇宙が一つの点に戻ってしまうという説ですが、ビッグ・バウンスはビッグ・クランチよりも少しだけ救いがあります。

宇宙が一つの点に押し込まれてしまった場合、その反動でまた新たなビッグバンが起きるの可能性があるというのです。宇宙の終焉ではなく、また一から繰り返すのです。もしかしたら私たちの居る宇宙もその一つで、今この宇宙が400個目の宇宙なのかもしれないのです。しかし今、それを確かめるすべはないのです。

6.ビッグリップ（Big Rip）



　宇宙の終わりを説明するのに、科学者達はとかく「ビッグ」という言葉を使いたがります。宇宙の膨張が加速度的に速くなっている事は周知の事実ですが、仮に「この加速度が持続した場合、宇宙全体の物質がそれに耐えきれず裂けて（リップ）してしまうのかも知れない」というのが、この仮説です。

The Big Rip Theory - a theory of the end of the universe based on its increasing expansion rate



7.偽の真空から真の真空への相転移（バキューム・メタスタビリティー事象）



この仮説は「宇宙そのものが不安定な状態である」という所から始まります。科学者達によれば、宇宙に存在する粒子の幾つかは「生まれながらに不安定」なのだというのです。

仮にこれらの粒子が宇宙のどこかで安定状態となった場合、宇宙空間に突然大きな「泡」のような空間が生じる事になります。泡の内部は安定した空間ですが、我々が存在する「泡の外」にとっては全く別次元の空間なのです。

泡内部の粒子が安定すると、不安定な粒子世界に生きる我々にとって「未知の領域」に突入することとなります。この泡は光の速さで広がり、瞬きをするよりも早く私たちの星を飲み込んでしまうかもしれないのです。

8.時の壁（タイムバリア）



仮に多元宇宙論が本当だとすれば、避けて通れないのは「永遠の時間」という問題です。多元宇宙論によると、全ての現象が起こる可能性は100%です。これは私たちの宇宙に起こらなくとも、別の宇宙で起こっているからです。そうした場合、時が終る可能性は0になってしまいます。

この可能性を数学的に計算するべく、科学者等は動きました。そして科学者等が導き出した仮説は、「多元宇宙論を用いた場合、時間はある日突然終わる」という恐ろしいものです。それは拡大しすぎた無限の宇宙による、物理的な「時の壁」です。

9.宇宙は終わらない（複数の宇宙が存在するから）



仮に我々の宇宙がビッグ・クランチ、熱的死、ブラックホール、時の終わり、ビッグ・バウンス、ビッグリップなどで終わりを迎えたとしても宇宙は終わらないのです。なぜならそれは、我々の宇宙は無限に存在するうちの一つでしかないからです。

10.エターナル・ユニバース（永遠の宇宙）



「宇宙はこれまで通りに、そしてこれからも、そうあり続ける。」

宇宙誕生仮説の中には「ビッグバンは二つの宇宙膜（ブレーン）が衝突した事によって生じた現象である」という説があります（これらの膜は我々の三次元・四次元よりも、より高い次元で存在しています）。この説では、宇宙は広がり続け、終わる事はないのです。

via:listverse・原文翻訳：riki7119

カラパイアより
2014年05月01日