夜空を見上げると、数え切れないほどの星々が輝いています。真っ暗な空間はどこまでも果てしなく続いているように見えますが、ふと「この宇宙には『果て』があるのだろうか？」と考えたことはないでしょうか。
私たちが「宇宙」と呼んでいる空間の全体像は、あまりにも巨大すぎて誰にもわかりません。しかし、天文学の世界には、私たちが「見ることができる宇宙の限界」を示す明確なラインが存在します。
今回は、宇宙の大きさを測るための構造について、少しだけ視点を広げてみましょう。
宇宙には「見えない壁」が存在する
私たちが星を見るというのは、「その星から放たれた光を、地球で受け取る」という現象です。光は宇宙で一番速く進むものですが、それでも一瞬で地球に届くわけではありません。
光年とは、光が1年という時間をかけて進む距離のことです。
たとえば、100光年先にある星を見ているとき、私たちは「100年前のその星の姿」を見ていることになります。光が宇宙空間を100年かけて旅をして、今あなたの目に届いたからです。
宇宙が誕生したのは、今から約138億年前だと言われています。 つまり、どれだけ性能の良い望遠鏡を使ったとしても、私たちは「138億年より長い時間をかけて飛んできた光」を見ることはできません。宇宙が生まれる前の光は存在しないからです。
ここから先は光が届いていないため観測できないという「見えない壁」が、宇宙には存在しているのです。
観測可能宇宙とは？
観測可能宇宙とは、光が地球に届く範囲内の、私たちが観測できる宇宙のことです。
宇宙が誕生してから約138億年しか経っていないため、私たちが受け取れる光にも「時間的な限界」があります。
ただし、「138億年前に放たれた光の発信源」が、現在も138億光年先にあるとは限りません。
光が飛んでいる間にも宇宙そのものが膨張し続けていたため、その天体は現在ではさらに遠くへ移動しているからです。
宇宙の膨張とは、空間そのものが引き伸ばされていく現象のことです。
光が旅をしていた138億年の間に空間が引き伸ばされた距離を計算すると、現在私たちが観測できる宇宙の限界（半径）は、あらゆる方向に「約465億光年」広がっていることがわかっています。
つまり、私たちが今見ている「138億年前の光」を放った天体は、宇宙膨張によって現在では465億光年以上遠くへ離れているのです。
これが、私たちが物理的に観測できる世界の大きさ、つまり「観測可能宇宙のスケール」です。
霧の夜の懐中電灯
少し難しく感じるかもしれませんが、これは「濃い霧が立ち込める夜道」を歩いている状況に似ています。
あなたが強力な懐中電灯を照らしても、光は10メートル先までしか届きません。10メートル先には「光の届く限界という壁」がありますが、決してそこで世界が終わっているわけではありませんよね。光が届かないだけで、その先にも道は続いています。
宇宙も同じです。半径465億光年という壁は、あくまで「地球からの光が届く限界」にすぎません。その壁の向こう側にも、同じような宇宙がずっと広がっていると考えられています。
宇宙そのものの大きさはまだわかっていない
ここで大切にしたいのは、「観測できる宇宙の限界」が「宇宙そのものの終わり」ではないということです。
最新の研究でも、宇宙全体がどこまで続いているのか、あるいは無限に広がっているのかは、まだ誰にもわかっていません。今私たちが計算ではじき出せる、観測可能宇宙の半径約465億光年という世界も、途方もなく巨大な宇宙全体の「ほんの一部」にすぎないと考えられています。
「じゃあ、望遠鏡がもっと進化すれば、いつか宇宙の全体像が見えるようになるの？」と思うかもしれません。
しかし、この宇宙には「光より速く伝わる情報はない」という絶対的なルールがあります。どんなに観測技術が進歩しても、光が地球に届くための時間をすっ飛ばして、壁の向こう側の景色を見ることはできません。物理法則の制約上、宇宙全体を直接見渡すことはできないと考えられています。
私たちはこれからも、「光が届く範囲」という限られたドームの中から、想像力を限界まで広げて「見えない宇宙の大きさ」について考え続けていくことになります。
今夜見上げる星々は「ほんの近所」
観測できる宇宙の果てが465億光年先にあるというスケール感を知ったうえで、もう一度、今夜の星空を想像してみてください。
私たちが肉眼で見ている星座を作る星々は、遠くても数千光年ほどの距離にあります。465億光年という途方もない観測可能宇宙のサイズから比べれば、夜空の星々はすべて、地球の「ごくごく近所」にある星たちにすぎません。
しかし、その小さなご近所の星の光でさえ、あなたの目に届くまでに何十年、何百年という時間を旅してきています。
今夜、夜空で瞬く星を見つけたとき、「あの光のさらに何千万倍も遠くまで、見えない宇宙が広がっている」と想像してみてください。いつもの星空が、少しだけ違った奥行きを持って見えるはずです。
参考文献
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