みるみる理解できる! 宇宙論 Q&A
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Newton2008年7月号の特集記事「みるみる理解できる! 宇宙論」について、
読者のみなさまからお寄せいただいたご質問に、記事を担当した編集者(編集部 高嶋 秀行)が回答いたします。
質問文(赤文字)をクリックすると、回答をご覧いただけます。
2008年10月6日更新(最終)
    ※このページで回答した質問のほかにも,たくさんのご質問をいただきました。
本当にありがとうございました。(2008年10月6日 編集部 高嶋秀行)。
※質問の部分は,質問の趣旨を変えない範囲で,原文から若干書きかえている場合がございます。
※質問内容が重複した場合は,受付が早かった質問者の方のみへの回答とさせていただきました。
〜目次〜
「はじめに」へのご質問と回答
「Part1 現代宇宙論の夜明け」へのご質問と回答
「Part2 ビッグバンをめぐる論争」へのご質問と回答
「Part3 見えるものがすべてではない」へのご質問と回答
「Part4 特別インタビュー ジョージ・スムート博士」へのご質問と回答
「Part5 終わりに」へのご質問と回答
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 はじめに
p14〜15 「宇宙論」とは何だろうか?
●14ページ21行目について。なぜ望遠鏡を大型化しなければ,
 遠くを観測できないのですか?
 (東京都世田谷区,M.Y.様,5月23日質問受付)
p16〜17  宇宙での距離のあらわし方「光年」
●17ページの注釈に出てきた「パーセク」ですが,
 どんな時に用いられる単位なのでしょうか。
 (千葉県柏市,S.A.様,5月23日質問受付)
●16ページ16行目の「光の速度」について。
 そもそも光の速さが秒速30万キロとは,どうやって計測したのでしょうか?
 (佐賀県佐賀市,H.N.様,5月30日質問受付)
p18〜19  宇宙の広さ
●18ページの3行目に「太陽系は天の川銀河とよばれる
 円盤状の恒星の集団に属していることがわかっています」
 とありますが,原子も地球も球状なのに,
 なぜ銀河は円盤状(平面状)の集団になるのでしょうか?
 (愛知県長久手町,N.F.様,6月10日質問受付)
p20〜21  現代宇宙論のスタート地点「宇宙の膨張」
p22〜23  現代宇宙論の基礎「宇宙の誕生・ビッグバン」
●22ページ6行目
 「大昔の宇宙はとても小さかったはずなのです」という部分について。
 宇宙誕生から何年か後,宇宙の全質量からすると十分に重力崩壊を
 起こしてしまう質量だったのではないかと考えます。
 どうしてブラックホールにならなかったのですか?
 (群馬県邑楽郡大泉町,S.H.様,6月7日質問受付)
p24〜25  現代宇宙論の最大の謎「宇宙に満ちる 見えない何か」
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 Part1 現代宇宙論の夜明け
p26〜27  「天の川」の本当の姿とは?
●26ページ16行目に
 「ハーシェルは夜空のさまざまな領域で星の数をかぞえ,
 1785年,天の川が円盤状の星の集団であることを明らかにしました」
 とありますが,星の数を数えることによって,どのようにして,
 27ページのイラスト番号4のような天の川銀河の構造が
 考えられるのですか?
 (東京都中野区,N.I.様,6月8日質問受付)
●27ページのイラスト番号4「ハーシェルが考えた天の川銀河」について。
 平面図ですが,もともと立体構造を前提として描かれていたのでしょうか?
 (愛知県新城市,Y.O.様,6月9日質問受付)
p28〜29  宇宙で距離はどうはかる?
p30〜31  宇宙観の大転換!
●31ページの3行目に出てくる「セファイド変光星」について。
 なぜ変光するのですか?
 (静岡県浜松市,H.U.様,5月30日質問受付)
●.31ページ17行目「セファイド変光星による距離測定法」について。
 「周期をはかることで本当の明るさを推定できる」ということは,
 周期が同じ星は明るさも同じということでしょうか。
 「星の本当の明るさ」と「地球から見た見かけの明るさ」,
 「明暗の周期」の関係について,具体的に説明してください。
 (千葉県千葉市,S.N.様,5月31日質問受付)
●31ページの3行目「セファイド変光星」について。
 ヘンリエッタ・リーヴィットがセファイド変光星の周期とその明るさとの
 関係を「小マゼラン雲」の写真乾板から見いだしたとき,何個くらいの
 変光星のデータを集めたのですか。
 (神奈川県川崎市,S.O.様,6月2日質問受付)
●31ページ3行目「セファイド変光星」について。セファイド変光星が,膨張と収縮をくりかえしている理由は何ですか? また,周期が長いほど,本当の明るさが明るいのはどうしてですか?
 (神奈川県川崎市,J.M.様,6月2日質問受付)
●31ページの中見出し「天の川銀河の『外』にも,銀河があった!」
 から6行目,「アンドロメダ星雲」について。
 距離が遠かったからアンドロメダ星雲は「銀河」と認められたのですか?
 「星雲」と「銀河」という言葉の違いは距離の問題なのですか?
 (東京都練馬区,S.H.様,6月10日質問受付)
p32〜33  銀河は宇宙に静止している? 動いている?
p34〜35  おどろきの大発見! 「ハッブルの法則」
●34ページの「もっとくわしく! ハッブルの法則の式」について。
 ここにある「銀河の後退速度」は,いったいどの年代の
 どの距離のときの銀河の後退速度を指すのでしょうか?
 (兵庫県姫路市,J.M.様,6月10日質問受付)
p36〜37  ハッブルの法則の意味すること 「宇宙は膨張している!」
p38〜39  何が膨張するのか?
p40〜41  「相対性理論」の予言
●40ページ2行目「一般相対性理論」について。
 相対性理論では,光はこの宇宙で最速といいますが,
 どうしてなのですか? 本当に最速なのですか?
 (群馬県邑楽郡大泉町,S.H.様,6月7日質問受付)
●40ページ2行目,
 「フリードマンは,『一般相対性理論』にもとづいた理論的な
 研究によって,宇宙が膨張しうることをすでに指摘していました』
 とありますが,どのようなプロセスで宇宙が「動的」であることを
 導き出したのでしょうか?
 (大阪府大阪市,K.S.様,6月7日質問受付)
●41ページのイラスト番号4の
 「アインシュタイン方程式」とは,何を求めるための式ですか?
 (東京都練馬区,S.H.様,6月10日質問受付)
p42〜43  まとめ Part1
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 Part2 ビッグバンをめぐる論争
p44〜45  宇宙は“大爆発”をおこして誕生した
p46〜47  大昔の宇宙では,原子もバラバラだった
●47ページ6行目
 「(宇宙年齢38万歳以前では,)原子を構成する電子が原子から
 はなれて,『プラズマ(イオンと電子のガス)』になってしまうのです」
 という部分について。
 宇宙が,太陽と同じ様な状態ということなら,
 ビックバンの中で核融合が続けば3000度Cという温度は
 維持できていけるのではないかという気がしますが,
 それ以上に膨張による温度の低下の方が影響が大きかった
 ということでしょうか?
 (愛知県新城市,Y.O.様,6月9日質問受付)
p48〜49  宇宙に大量に存在するヘリウムのなぞ
●48ページ15行目「水素とヘリウムで宇宙の元素の98%」について。
 原子数比ですか? 質量比ですか?
 (長野県北安曇郡小谷村,C.I.様,6月2日質問受付)
●49ページ下,林忠四郎博士の説明部分の下から3行目の「中性子」と
 「ニュートリノ(電荷をもたない中性の粒子)」について。
 両者のちがいが わかりません。
 (愛知県名古屋市,T.M.様,6月3日質問受付)
●49ページ右下の林忠四郎博士についての説明文,
 「宇宙の最初にあったのは,陽子・中性子・電子・ニュートリノの
 混合ガス」という部分について。
 では,ダークマターはいつ宇宙に誕生したのでしょうか?
 (愛知県新城市,Y.O.様,6月9日質問受付)
●48〜49ページのイラスト番号2と4の
 「重水素原子核」,「ヘリウム3原子核」,「三重水素原子核」
 とは何ですか?
 (東京都練馬区,S.H.様,6月10日質問受付)
p50〜51  ビッグバン宇宙論への反論
p52〜53  ビッグバンの証拠が見つかった
●52ページ右の段の4行目,
 「宇宙誕生から約38万年後,バラバラだった原子核と電子が
 むすびつき,原子となります」という部分に関連して。
 原子,電子はそれぞれ「素粒子」という,さらに小さな単位でできている
 と習いましたが,ビックバン直後は原子,電子すら存在しない世界と
 考えてよいのでしょうか。
  また,素粒子はいくつも種類がありますが,その生い立ちは
 どこまでさかのぼることになるのでしょうか。
 (栃木県宇都宮市,Y.T.様,6月9日質問受付)
p54〜55  宇宙背景放射は,137億年かけて地球に届いた光
●54ページの見出し
 「宇宙背景放射は,137億年かけて地球に届いていた光」について。
 137億年前の光がなぜ今頃,地球に届くのでしょうか? 
 10億光年離れた恒星から,10億年前の光が届いているというのは
 理解できます。地球とその恒星の位置関係がイメージできるからです。
 137億年前の光が生まれたその場所に後々,地球ができたと考えると,
 同じ場所の未来なのに現在は137億光年も離れているということに
 なるのでしょうか。
 (東京都渋谷区,Y.Y.様,5月30日質問受付)
●54ページ11行目
 「46億光年はなれた場所の銀河なら,今見るその光は,
 地球が誕生してまもないころに放たれた光になります」とありますが,
 「銀河間の間隔は広がっていく」ということからすると,46億年前には
 その銀河は地球にもっと近かったのではないのでしょうか? 
 そうすると,46億年前よりももっと最近の姿を見ていることには
 なりませんか?
 (東京都目黒区,T.K様,5月31日質問受付)
●55ページのイラスト番号6番に
 「宇宙背景放射は137億年前の宇宙の姿」とありますが,もしそれを
 望遠鏡でとらえることができたとしたら,それはどのような光景だと
 考えられているのでしょうか?
 (静岡県浜松市,H.U.様,6月3日質問受付)
●55ページのイラスト番号7について。
 イラストを見ると,宇宙背景放射の発信源は宇宙のはるか彼方
 という印象を受けます。
 これは,宇宙背景放射の源が,宇宙を覆っているということでしょうか?
 (愛知県長久手町,K.Y.様,6月10日質問受付)
●54ページ下から4行目,
 「観測できる宇宙の果て」は,137億年前にはほぼ一点だった
 と言うことでしょうか。とすると,宇宙のどの方向を向いても
 観測できる最遠は同じところを見ていることになるのでしょうか?
 (神奈川県横浜市,S.T.様,6月10日質問受付)
p56〜57  宇宙背景放射の観測でつくられた137億年前の“宇宙地図”
p58〜59  銀河や大規模構造を生んだ“種”を発見!
p60〜61  宇宙に果てはあるか?
●60ページの「宇宙の果て」について。
  相対性理論によると,運動する物体の速度は光速をこえられない,
 と理解しています。137億年前のビッグバンの時に,ごく狭い空間に
 全てが集まっていたのだとすると,現在観測可能な領域の端は,
 137億年の間に137億光年離れたことになり,光速とおなじ速度で
 地球から離れたということでしょうか。
  また,現在の宇宙が実は観測可能な領域をこえて広がっていると
 いうことは,外の宇宙は光速をこえて膨張したということになってしま
 わないのでしょうか?
 (東京都あきる野市,K.N.様,5月23日質問受付)
●60ページ「宇宙に果てはあるか?」において,宇宙の大きさは無限
 であるとした場合,はるかかなたは,物質の存在しない空間になる
 のでしょうか? 宇宙の質量は有限と聞いたおぼえがあります。宇
 宙の質量が有限で大きさが無限なら,ある領域から先は物質が存
 在しなくなりそうに思います。
 (埼玉県上尾市,A.M.様,5月26日質問受付)
●なぜ宇宙は一つしかないのでしょうか?
 (栃木県小山市,K.U.様,5月27日質問受付)
●60ページ19行目。佐藤教授が「宇宙に果てはありません。もし,
 果てがあるとすると,『その向うは何か』と考えざるをえず、論理的に
 おかしなことになるからです」と言われています。ビッグバン宇宙論,
 インフレーション宇宙論においても,「宇宙に果てはない(無限である)」
 ことを論理的に説明できるのでしょうか?
 (千葉県千葉市,M.E.様,6月2日質問受付)
p62〜63  ビッグバンの「前」には何があった?
●62ページ17行目で,「(インフレーション中の宇宙は,)すぐ目の
 前の空間でさえ,光速をこえる速度で遠ざかった」とありますが,
 一方で「光速より速いものはない」と聞いたことがあります。
 矛盾していないのでしょうか?
 (神奈川県藤沢市,H.K.様,5月29日質問受付)
 
●62ページ9行目の「インフレーション宇宙論」について。
 1980年代に登場したとありますが,正確には何年なのでしょう?
 (愛知県常滑市,Y.W.様,6月3日質問受)
●62ページ17行目
 「(インフレーション中の宇宙は,)すぐ目の前の空間でさえ,
 光速をこえる速度で遠ざかった」について。
 インフレーション中の空間の外側は
 「無」(空間も時間もない)なのでしょうか?
 (東京都世田谷区,W.K.様,6月3日質問受付)
●62ページの下から9行目(中見出し)
 「宇宙は“無”から生まれた?」について。
 ここでいう“無”は「真空」と同義語でしょうか?
 (東京都世田谷区,W.K.様,6月3日質問受付)
p64〜65  まとめ Part2
●64ページ冒頭「宇宙が膨張しているということは,過去にさかのぼ
 れば,宇宙は今よりも小さかったことになります」という部分について。
 小さいとか大きいという言い方は,宇宙に大きさがあることを前提
 とした言い方です。また,64ページ5行目には「誕生直後の宇宙では,
 現在の宇宙のすべての物質が小さな領域に集まっており……」とも
 書かれています。その「小さな領域」というのは,どのような意味なの
 でしょうか?
 一方,61ページ4行目では,可能性の一つとして「宇宙の大きさは
 無限」という考え方を紹介してあります。このことと,上記のことは
 矛盾していないのでしょうか?
 (群馬県前橋市,H.O.様,5月29日質問受付)
 
●さらに質問があります。
 「観測可能な範囲の宇宙」だけが過去において
 小さかったとするなら,
 ビッグバンは「観測可能な範囲の宇宙」についてだけ
 起きたことで,60ページに記述されている
 「観測可能な領域をこえて,さらに広がっている宇宙」は,
 ビッグバンを起こしていないということになるのでしょうか。
 (群馬県前橋市,H.O.様,5月30日質問受付)
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 Part3 見えるものがすべてではない
p66〜67  宇宙には,重力をおよぼす「何か」が満ちている
●67ページのイラスト番号5番と6番の図ですが,
 ダークマターの中に銀河ができたのか,銀河の周りにダークマターが
 集まってきたのか,どちらなのでしょう?
 (静岡県浜松市,H.U.様,6月3日質問受付)
●67ページ11行目
 「(渦巻銀河は)中心に近い場所も,外縁付近も,
 回転速度がほとんどかわらないのです」という部分について。
 渦巻銀河は,外側の回転が遅いために
 このような渦巻きの腕の形ができたのかと思っていました。
 内側と外側の回転速度が同じだとしたら,この渦巻き模様は
 どのようにしてできたのですか?
 (群馬県邑楽郡大泉町,S.H.様,6月7日質問受付)
p68〜69  なぞにつつまれたダークマターの正体
p70〜71  ダークマターの正体は,未発見の素粒子か?
●70ページ5行目に「(ダークマターは)普通の物質(元素からなる物質)と
 ほとんど相互作用しない」と書かれていますが,銀河などの形成に
 影響を与える(73ページ7行目以降)のはなぜですか?
 (静岡県浜松市,H.U.様,6月3日質問受付)
●71ページ右上の加速器LHCのイラストについて。
 なぜ円形に作るのですか? 
 遠心力でブレーキがかかってしまわないのでしょうか。
 (静岡県浜松市,H.U.様,6月4日質問受付)
●70ページの中見出し「ダークマター検出の日も近い?」の
 下1行目の「ニュートラリーノ」について。
 ニュートリノの超対称粒子は,「スカラーニュートリノ」と呼ばれる
 ものだと,ニュートンムック『加速器がわかる本』にのっていた
 のですが,ニュートラリーノは,これとはまた違う物なのでしょうか。
 (兵庫県姫路市,J.M.様,6月10日質問受付)
p72〜73  ダークマターの分布がわかってきた

Credit:
Richard Massey (Caltch),
Ray Villard (STScI)
p74〜75  宇宙膨張の速度は「加速」していた!
p76〜77  宇宙には,正体不明のエネルギーが満ちている
●76ページの本文12行目
 「ダークエネルギーは空間(真空)自体がもつ性質のようなのです」
 の部分について。そうだとすると,普通の物質は,
 真空が相転移を起こしたとき(インフレーションの終了時)にできて,
 ダークエネルギー(ダークマターも?)は相転移を起こさずに
 残った部分ということですか?
 (栃木県足利市,K.Y.様 6月3日質問受付)
p78〜79  宇宙の成分の5%は原子,23%はダークマター,72%はダークエネルギー
●78ページ,本文下から5行目「普通の物質(原子からなる物質など)」
 とありますが,原子の他に「普通の物質」には,どのようなものが
 含まれるのでしょうか?
 (福島県いわき市,D.O.様,5月29日質問受付)
 
p80〜81  まとめ Part3
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 Part4 特別インタビュー ジョージ・スムート博士
p82〜85  宇宙に関する知識が増えるほど,わからないことも増えてくる
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 Part5 終わりに
p86〜88  宇宙論特集の重要キーワードを一挙紹介
●88ページのB-5「インフレーション宇宙論」の5行目,
 「(インフレーション宇宙論は,)宇宙背景放射がなぜ全天で
 ほぼ一様なのかなど,単純なビッグバン宇宙論では説明できない
 ような難問の数々をうまく説明することができる」とありますが,
 どのように説明できるのでしょうか?
 (東京都練馬区,S.H.様,6月10日質問受付)
p89〜97  宇宙論は,天文観測技術の発展に支えられてきた
p14〜97  特集全体を通じてのご質問
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