宇宙についてわかりやすく：温度、年齢、大きさなど
実際には、宇宙についてはほとんど知っていることがありません。天体観測アプリを開くたびに、そこで見つけるさまざまな天体に驚くかもしれません。しかし、すべての惑星、星、その他の可視天体は、宇宙に存在するものの5%未満を表しているとしたらどうでしょうか？
内容
宇宙は広大で、謎に満ちています。その多くは、科学が大きく進歩しても、まだ解明されていないのです。現時点でわかっていることをまとめてみましょう。
宇宙とは？
宇宙は、空気のない完全な真空に近い状態です。宇宙には、さまざまな放射線のほか、ガスや塵などの物質が浮遊しているため、空っぽではありません。
地球から見て、どの方向から見ても465億光年以内にある惑星、星、銀河を観測することができます。この宇宙を「観測可能な宇宙」と呼びます。宇宙の推定年齢は、114億年から138億年です。
宇宙空間とは？
地球から見た宇宙は、地球と宇宙を隔てる境界線の外側にあるすべてのものを指します。宇宙空間がどこから始まるかについては、さまざまな定義があります。最も一般的な境界線は、平均海面から100kmの高さにあるカーマン・ラインです。このラインから先は、空気が薄くなり、揚力を利用する通常の飛行機は飛べなくなります。
宇宙の領域
宇宙空間は、いくつかの領域に分けられます。それらは、その中の磁場と「風」によって決定されます。
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地球空間とは、地球近傍の宇宙空間のことです。地球の上層大気と地球磁場の最外周の間に位置します。
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惑星間物質は、太陽系内の宇宙空間です。太陽と惑星を取り巻く巨大な「泡」である太陽圏を形成する太陽風によって定義されます。太陽圏の外側の境界線であるヘリオポーズを境に、惑星間物質は星間物質へと移行します。
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星間物質とは、銀河系内の恒星間にある物理的な空間です。ガスと塵からなります。
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銀河間物質は、銀河と銀河の間にある物理的な空間です。一般的にチリやゴミがないため、完全な真空に近い状態です
宇宙は何からできている？
科学者たちは、宇宙が通常物質、暗黒物質、暗黒エネルギーの3種類の物質で構成されていると考えています。
通常物質
通常物質は、バリオンとも呼ばれ、陽子、中性子、電子からなり、周りの目に見えるすべての物体を構成しています。恒星、惑星、木、動物、人間など、私たちが目にすることができるものはすべて、通常の物質でできています。宇宙における通常の物質の割合は驚くほど少なく、5％以下です。
暗黒物質
暗黒物質は、光やエネルギーを放出も吸収もしないため、完全に不可視です。科学者たちは、弱く相互作用する質量粒子、ニュートラリーノ、ニュートリノなどの非バリオン物質で構成されていると考えています。暗黒物質は直接観測することはできませんが、天文学者は通常物質に対する重力効果のために存在すると考えています。例えば、渦巻き銀河を調べたところ、渦巻き銀河には目に見えないほどの質量があることがわかりました。暗黒物質がなければ、銀河はばらばらになってしまう。暗黒物質は、宇宙の約27％を占めると言われています。
暗黒エネルギー
暗黒エネルギー（ダークエネルギー）とは、重力に反発するエネルギーのことで、宇宙の物体を引き離し、重力で引き寄せられるという仮説です。ダークエネルギーは、宇宙が単に膨張しているのではなく、加速度的に膨張している理由を説明するために、科学者によって提案された概念です。暗黒物質のように「暗黒」というよりも「未知」という意味合いが強いです。ダークエネルギーは、宇宙の約68％を占めると推定されています。
宇宙で何が見つかるか：5つ珍しいもの
科学者たちが宇宙の深みに潜れば潜るほど、珍しい物体や場所を発見することができます。ここでは、宇宙における最も優れた記録保持者をいくつか紹介します。
宇宙で最も冷たい物体
宇宙で最も寒い場所は、ブーメラン星雲です。地球から約5,000光年離れたケンタウルス座に位置しています。その深部の温度は-272℃と、絶対零度から1°離れています。
宇宙で一番暑い場所
おとめ座にある3C 273クエーサーは、宇宙で最も暑い地域のひとつです。ここの温度は、20兆～40兆℃の範囲で変化します。また、3C 273は世界で初めて発見されたクエーサーであり、地球から見て最も明るいクエーサーでもあります。その見かけの等級は12.9等級です。
宇宙で最も古い恒星
メトセラ（Methuselah、HD 140283, HIP 76976）は160億年前の星で、宇宙で最も古い星です。なぜ宇宙よりも古いのか、科学者たちはまだ解明していません。この星はてんびん座にあり、双眼鏡で観察することができます。見かけの等級は7.2です。
宇宙で一番大きな物体
ヘルクレス座・かんむり座グレートウォール、あるいは単にグレートウォールは、観測可能な宇宙で知られている最大の構造物です。その大きさは100億光年で、何十億もの銀河を含んでいる可能性があります。ヘラクレス座とコロナ・ボレアリス座の方向に約100億光年離れた場所にあります。
宇宙で一番大きな水源
地球上の海の140兆倍もの水を蓄えている、宇宙最大の水の貯蔵庫があります。それは、我々から120億光年離れたやまねこ座にあるクエーサーAPM 08279+5255を取り巻く水蒸気の雲です。
宇宙で最も奇妙な天体のリストは無限にあります。ダイヤモンドでできた惑星、尾を持つ唯一の太陽系惑星、人が埋まっている天体も含まれます。これらの宇宙物体について、記事で詳しくご紹介します。
よくある質問
宇宙の年齢は何ですか？
2つの異なる測定値に基づく競合する推定があり、宇宙は114億年から138億年前のものである可能性が示唆されています。宇宙の歴史を視覚化するために、地球1年に圧縮し、宇宙カレンダーを手に入れました。インフォグラフィックでご覧ください。
宇宙はどこから始まりますか？
宇宙は、地表から一定の高さで始まるわけではありません。カルマン・ラインと呼ばれる、平均海面から100kmの高さにある境界線が、従来から認められているものです。
宇宙空間はどのくらい広いのですか？
観測可能な宇宙は、地球から見てどの方向から見ても約465億光年と推定されています。地球を取り囲む球体をイメージすると、その直径は約930億光年となります。インフォグラフィックを使って、観測可能な宇宙における私たちの位置を確認できます。
宇宙の温度は何度ですか？
宇宙空間の基準温度は-270℃です。しかし、極端な場所もあります。宇宙で最も寒い場所の温度は-272℃、最も暑い場所では20兆～40兆℃と変化します。
宇宙の色は何ですか？
私たちは、経験的に、宇宙が黒いことを知っています。しかし、宇宙が無限であり、何十億もの星が存在することを考慮すると、宇宙は真っ白であるべきではないでしょうか？この奇妙な現象は、オルベールのパラドックスとして知られています。このパラドックスの可能な解決策については、専用記事をご覧ください。
なぜ音は宇宙を旅できないのでしょうか？
音は、空気や水などの媒体が必要な機械波です。宇宙は真空であり、空気がないため、音が伝わる方法がありません。そのため、宇宙は一般的には無音と考えられています。
宇宙は完全に無音ですか？
宇宙は真空ですが、完全に空っぽではありません：そこにはプラズマ、または帯電した粒子が充満しています。これらの粒子は電気および磁気場を生成したり（またはそれらに影響を受けたり）し、それにより磁気音波、つまりプラズマ版の音波を伝播することができます。その音圧レベルは約-100dBです。人間の聴覚閾値は約+60dBですので、我々は日常的にこれらの波を聴くことはできませんが、それらを検出するためにそれに特化した機器、例えば静止衛星などを使用して検出することができます。これらを聴くためには、録音してオーディオトラックに変換する必要がありますがあります。
簡単なまとめ：覚えておくべき基本的な宇宙の事実
宇宙は真空で、そこに放射線や物質粒子が漂っています。宇宙の推定年齢は、114億年から138億年です。観測可能な宇宙の大きさは、地球からどの方向へも約465億光年（直径930億光年）です。宇宙に存在するすべてのものは、通常物質、暗黒物質、暗黒エネルギーで構成されているが、後者2つの物質の性質や起源については、現在も研究されています。
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