私たちが今のところ知っている宇宙は、世界中の天文学者が何世紀にもわたって行った研究と観測の結果です。宇宙の最も古いモデルは古代インドとギリシャの哲学者によって確立されましたが、より正確な天体物理学的研究はポーランドの天文学者ニコラウス・コペルニクスによって最初に行われ、ティコ・ブラーエ【デンマークの天文学者】やヨハネス・ケプラー【ドイツの天文学者】がそれに続きました。
そもそも、宇宙とは一体何なのでしょう？簡単に言えば、宇宙とはすべての空間と時間、そしてその中にあるすべての内容のことです。私たちが観測できるのは宇宙のごく一部であるため、科学者は宇宙そのものの誕生や仕組み、そして宇宙の終わり方について理論や仮説を立ててきました。
この記事では、これまで知られていなかった宇宙に関する多くの事実をご紹介します。
25. ビッグバン理論によれば、宇宙の推定年齢は約137億年です。しかし現在では、宇宙空間そのものが広がっているため、137億年よりももっと遠くの天体を観測することができます。
24. 「universe（宇宙）」という用語は古いフランス語の「univers」に由来し、その語源はラテン語の「universum」であると考えられています。この「universum」は、おそらくローマの政治家マルクス・キケロや他のラテン哲学者によって初めて使われました。
23. 天の川銀河は、54個以上の銀河を含む「局所銀河群」と呼ばれる銀河群の一部です。局所銀河群は、さらに大きな「おとめ座超銀河団」の一部です。
おとめ座超銀河団
22. 私たちに最も近い銀河系はアンドロメダ銀河で、地球から約250万光年の距離にあります。この巨大な渦巻き銀河の幅は約22万光年で、局所銀河群において最大の銀河でもあります。
21. 2006年にスピッツァー宇宙望遠鏡が行った調査によると、アンドロメダ銀河には約1兆個の星があり、天の川銀河の2,000億〜4,000億個よりもはるかに多いことが明らかになりました。
20. WMAP（ウィルキンソン・マイクロ波異方性探査機）とFIRAS（遠赤外絶対分光測光器）によって集められたデータに基づいて、研究者は宇宙の平均温度が約2.72548 Kであると判定することができます。
19. 天文学者は、宇宙には3種類のブラックホールが存在すると考えています。そのうちの2つは恒星ブラックホールで、大質量星が崩壊した後に形成されるものです。2つ目は超大質量ブラックホールで、主に銀河の中心付近に存在するものです。そして、3つ目のタイプのブラックホールは、最初の2つのタイプの中間の質量を持つため、中間質量ブラックホールとして知られています。
天の川銀河の中心にある超大質量ブラックホール
18. 星の誕生と死は長い時間をかけて起こりますが、星の形成プロセスはより頻繁に起こります。天の川銀河内で起こる様々な超新星爆発を観測した結果、研究者は、宇宙（観測可能な宇宙）全体で約2億7,500万個の星が誕生していると概算しています。1年間では1,000億個になります。
17. 多くの理論家が、宇宙は微調整されていると信じています。「微調整された宇宙」という仮説では、宇宙で生命が誕生する条件は、いくつかの基本的な、あるいは無次元の物理定数（光速や重力定数など）が、ある低い値の範囲内にあるときにのみ成り立つ、と主張されています。もしこれらの物理定数が少しでも違っていたら、私たちが知っているような生命は誕生しません。
16. 多元宇宙論という仮説についてはご存知でしょうか。多元宇宙とは、私たちが住んでいる宇宙は、別の切り離された宇宙の一部であるというものです。これらの宇宙は、空間、時間、物質、エネルギーなど、私たちが知っているすべてのものを内包しています。多元宇宙は、パラレルワールドと呼ばれることもあります。
15. 地球から約10億光年離れたおとめ座に位置するIC1101は、おそらく観測可能な宇宙で最大の銀河でしょう。どのくらい大きいかというと、この銀河の有効半径は21万光年です。この巨大銀河は、天文学者フレデリック・ウィリアム・ハーシェル1世によって1790年に発見されました。
ハッブル宇宙望遠鏡が撮影した銀河IC1101の画像
14. 私たちの宇宙は、どのような形なのでしょうか？研究者たちは、正曲線、負曲線、平面の3つの可能性を考えています。これは宇宙最大の謎のひとつです。
13. 2015年、天文学者は近傍宇宙において直径約18億光年という、これまで知られている中で最大のボイドを発見しました。ボイドとは、銀河やその他の巨大な構造物の間にある空洞のことです。宇宙の空洞の幅（直径）は、平均して3,000万～4億光年です。
12. 「ヘルクレス座・かんむり座グレートウォール」は、宇宙の比較的広大な領域に広がる銀河の質量集中です。おそらく、宇宙で知られている単一の質量集中としては最大でしょう。イシュトヴァン・ホルヴァートが率いる国際的な天文学者グループとその他の研究者によって発見されました。
11. 1919年にフッカー望遠鏡が登場するまでは、人類の宇宙に対する理解は天の川銀河だけに限られていました。ところが、この望遠鏡を使った観測によって、アメリカの天文学者エドウィン・ハッブルは別の渦巻星雲の中にケフェイド変光星を識別することに成功し、後に三角星雲とアンドロメダ星雲が天の川銀河の外にある銀河全体であることを証明したのです。
とも座RS星は、天の川銀河で最も明るいケフェイド変光星のひとつ
画像出典：ハッブル宇宙望遠鏡
10. 超大質量ブラックホールは一般的に、私たちの銀河系と同じような中・大銀河の銀河中心に位置しています。しかし、2014年に天文学者のチームが、M60-UCD 1と名付けられた小さな小さな銀河の中心に、天の川銀河の中心にあるブラックホールよりも5倍も巨大なブラックホールを発見しました。M60-UCD 1という矮小銀河は、1億4,000万個以下の星しか持たず、直径はわずか300光年です。
9. 1996年、アメリカのルドルフ・シルト率いる天文学者チームは、ツイン・クェーサーとして知られる遠方天体の重力レンズ像の異常を発見しました。重力レンズは、地球とクェーサーを結ぶ視線上にある巨大な渦巻き銀河YGKOW G1によって引き起こされました。
チームは、この異常はその銀河にある地球の質量の3倍ほどの惑星である可能性がある、と発表しました。もし確認されれば、この惑星は地球から約40億光年離れた、観測史上最も遠い惑星となります。ただし、これは一度だけの出来事だったのかもしれません。その後、この惑星は観測されていないのです。
8. 様々な研究により、宇宙における物質と反物質は釣り合って存在しているわけではなく、むしろ物質の方が反物質よりも多く存在していることが示されています。科学者たちはまた、この非対称性がCP対称性【粒子と反粒子を同等と考える対称性】の破れと関係しているのではないかと考えています。
さらに重要なことは、この非対称性が宇宙の存在それ自体に一因があるということです。もしビッグバンの時に物質と反物質が同じ割合で生成されたとしたら、両者は完全に消滅していたでしょう。
7. ビッグバン直後の宇宙の高温高密度な状態は、「プランク時代」として知られています。これは絶対零度から10のマイナス43乗秒までの短い期間で、1プランク時間とも呼ばれます。科学者たちは、この期間に、すべてのエネルギーがひとつの極めて高密度の状態に集中し、そこですべての基本的な力が統一されたと考えています。
6. プランク時代に続いて、クォーク時代、ハドロン時代、レプトン時代の段階が来ました。この3つを合わせても、これらの期間は10秒も続きませんでした。
5. 宇宙の大部分は暗黒エネルギー（68.3％）と暗黒物質（26.8％）で構成されています。残りの4.9%は原子、星、銀河などのバリオン物質です。反物質と電磁放射が宇宙に占める割合は0.01％以下です。
4. 天文学者の間で長年論争になっているのは、宇宙が有限か無限かということです。私たちは観測可能な宇宙の中の空間しか観測できないため、この結論を出すことはほとんど不可能です。もし宇宙が有限であるならば、その直径は1,560億～5,540億光年かもしれません。
3. 宇宙はゆっくりと死に向かっています。国際的な科学者チームが行った研究によると、現在の宇宙の総エネルギー出力は約20億年前の半分しかないそうです。研究チームは、異なる波長にわたって20万個以上の銀河のエネルギー出力を測定しました。
しかし、宇宙がゆっくりと滅びつつあることを研究者が発見したのは、これが初めてではありません。1990年代、NASAのWISE（広視野赤外線探査機）とGALEX（紫外線宇宙望遠鏡）は、ほとんどの波長でエネルギー出力量の著しい減少を検出しています。
2. よく知られている「ラムダ-CDMモデル」【冷たい暗黒物質モデル】は、ラムダまたは宇宙定数と冷たい暗黒物質を用いたビッグバンモデルのバージョンです。ラムダ-CDMモデルは、宇宙に関する様々な観測結果を適切に説明できる、おそらく最も単純な宇宙モデルです。
宇宙の年表
1. 宇宙の運命はどうなるのでしょうか？宇宙の最終的な運命は、宇宙の物質の圧力と密度によって決まります。もしそれが宇宙の臨界密度より小さければ、宇宙は永遠に膨張し続けます。この状況は「ビッグフリーズ」として知られています。宇宙は膨張を続けるため、生命が生存できないレベルまで徐々に冷えていくのです。
一方、宇宙の密度が臨界密度より大きければ、宇宙は重力によって自ら崩壊します。これは「ビッグクランチ」とも呼ばれます。
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