宇宙の構造（３）宇宙はどういう世界なのか？

○広い広い宇宙の世界

　 さて、前回は星の一生について見て行きましたが、今回は宇宙全体の姿について探っていきましょう。まずは全体像をつかんでいただいた上で、次回以降に個別に詳しくご紹介していきます。

　まず私たちは地球上に存在しています。
　そして、地球は他の惑星や衛星、小惑星、彗星などと共に太陽の周りを公転し、太陽系を形成しています。太陽と地球の距離は1.5億km、太陽から最も外側の天体までは525億km以上あります。なお、距離の値ですがあまりに大きいため、普通はkmよりはるかに大きい単位を使います。それが天文単位（AU）で、地球と太陽までの距離を1天文単位（AU）と表します。この単位で表すと最も外側の天体までは350AUとなります。

　

　地球が宇宙の中心か、太陽が宇宙に中心かという論争があったにせよ、私たちは歴史上、長らく宇宙は太陽系ぐらいまでしか認識できませんでした。ところが、観測技術の発達によって１８〜１９世紀以降、夜空に見える星の距離が次第に判明してきます。

　その結果、太陽系の外に、たくさんの太陽と同じように光り輝く恒星があることが解りました。つまり太陽のような存在は、宇宙では珍しくなかったのです。それどころかもっと巨大だったりバリエーションに富んでいることも解ってきました。

　しかし、それと共に太陽とこれらの星までの距離はAUでも表しきれないほど大きいこともわかっています。例えば、太陽から近くのケンタウロス座アルファ星までは約41兆km。天文単位に直しても270万AUと膨大な数値になってしまいます。この距離をあらわすのにはさらに大きな単位を使っています。光が1年に進む距離9.46兆kmを「1光年」とするのです。ケンタウロス座アルファ星までは4.37光年・・となります。

　そしてさらに観測技術が進むにつれて、次第に宇宙の姿が明らかになってきました。
　すなわち、太陽を含めた沢山の恒星が互いの重力で引かれ合って集まり、共通の中心を周る銀河というグループを形成しています。1つの銀河における恒星の数は何億個という単位！私たちの銀河の端から端までは10万光年もあります。あの大きな太陽も、1つの銀河の中では小さな存在に過ぎないのです。ちなみに太陽が所属している銀河は、銀河系（天の川銀河）と名づけられており、太陽自体はその端のほうに位置しています。
　＊英語ではMilky Way またはthe Galaxy

天の川と流星

　私たちがいる銀河系以外にも、銀河が存在していることが確定したのは、１９２４年にエドウィン・ハップルが、当時アンドロメダ星雲と呼ばれていた場所との距離を求めることに成功し、この星雲が銀河系（天の川銀河）の外にあることを明確にしたことです。そして、このアンドロメダ星雲も数千億個もの恒星が集まっている銀河の１つであることが判明しました。

　さて、こうして沢山あることが判明した銀河ですが、さらに、これらは宇宙上に個別に分布しているのではなく、ある程度の大きさのグループに属していることが多いことが解りました。この銀河たちのグループを、銀河団といい、やはり銀河同士で互いの重力で引かれ合っています。私たちの銀河は局部銀河群という銀河団を作っており、その直径は300万光年ほどです。

　

　さらに銀河団は集まり、超銀河団を作っています。1億光年もの広がりをもつ銀河の集団です。

○ようやく少しずつ解ってきた？宇宙の姿

アンドロメダ銀河（M31）

　では、この銀河は宇宙に広く、均等に広がっているのでしょうか。　

　その答えを出したのが、アメリカの天文学者マーガレット・ゲラー。彼女は１９８６年、１７８６個の銀河の位置を調べて、その分布を発表しました。結論を超簡単に言いますと、宇宙には銀河が密集しているエリアから、まったく無いエリアまであった、ということです。これを宇宙の大規模構造（宇宙の泡構造）といいます。泡構造というように、泡のように何もない空間（ボイド）があり、泡の表面に銀河の集合体（銀河フィラメント、超銀河団複合体、またはグレートウォール）があるといった形です。少なくとも約３億光年以上の大きさはあるでしょうが、正確な大きさはわかっていません。
　
　どうしてこういう風に宇宙が形成されたのかは、いまだに不明です。さらに計算上、宇宙が誕生から１３７億年で現在のような姿になるのは不可能とされています。このため、何か正体の解っていない物質があるのではないか？と考えられています。この物質はダークマターと名づけられました。

　諸説ありますが、仮にこのダークマターが宇宙の形成にかかわったとすると、初期の宇宙では物質はダークマターを含めて均等に広がっていたものが、宇宙の揺らぎによってダークマターが多い場所と少ない場所が出来上がる。そして、このダークマターが周りより多くなる場所は、さらにその重力によって別のダークマターをひきつけ、次第にダークマターは網の目のように分布します。

　この網のように濃いダークマターがある部分に、物質やチリ、ガスがひきつけられ、やがて星、そして銀河が形成され、宇宙の大規模構造が出来上がったのでは・・・というのが現在の有力な考え方です。

　・・・で。
　結局、宇宙の姿はどうなっているのよ？という話については、それ以上は殆ど不明。よく解らないことは、すべてダークマターやダークマターエネルギーがあるんだ！それが何かわからないけど、というお話でしか今のところは説明がつかないようです。なんと私たちが観測できる物質は、宇宙全体の４％に過ぎないと推定されています。

　宇宙の大きさについても、計算上は直径９３０億光年以上とのことで、それ以上がどれだけ大きいのか、もちろん宇宙の果てがどうなっているのかも解らないのが現状です。いつか、解き明かされる日が来るといいですね。