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宇宙の膨張は加速していると言われてますが、 「いつ」加速が始まったのでしょう...

msk********さん

2017/6/2415:21:59

宇宙の膨張は加速していると言われてますが、
「いつ」加速が始まったのでしょうか

宇宙は誕生以来、
これまで一貫して加速膨張を続けてきたのでしょうか?

それとも、例えば50億年ほど前に加速が始まったのでしょうか?

途中から加速が始まったのだとしたら、
それ以前の宇宙の膨張速度は一定だったのか?
それとも、ビックバン→減速→加速
というプロセスを得ているのでしょうか?

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per********さん

2017/6/2507:14:46

結論を言えば…

宇宙年齢で103~118億年くらいの時に加速膨張に転じたと考えて良いです
つまり20~35億年くらい前です

・‥…━━━☆・‥…━━━☆・‥…━━━☆・‥…━━━☆

一応上記数値について説明しておきます.
数式が頻出するので興味がなければ無視してください

昔20年以上前には「減速パラメータq₀」なんてのが想定されていて,現在の宇宙がどれくらい減速しているかを表す重要なパラメータでした.しかし1998年に宇宙の加速膨張が発見されると,事実上この減速パラメータは破棄されてしまいました.

宇宙の動力学を語るときに重要なのは,ハッブル定数H₀,物質密度パラメータΩ_m,放射密度パラメータΩ_r,ダークエネルギー密度パラメータΩ_Λです.また宇宙が膨張すると,その大きさを表すスケール因子a(ビッグバン特異点をa=0,現在の宇宙の大きさを1とする)によってパラメータが変化します.物質密度はaの3乗に反比例し,放射密度は4乗に反比例し,ダークエネルギー密度は変化しません.また遠方の光は宇宙膨張によって波長が引き伸ばされます.その度合いを赤方偏移zで表すと,aとzの関係は

a=1/(1+z)…②

となります.

宇宙の膨張が加速しているかどうかは,以下の関係で示されます

kΩ_m(1+z)³-Ω_Λ…②

kは後述の定数です.②の値が正なら減速膨張,負なら加速膨張になります.従って加速膨張に転じた時点で②の値はゼロとなります.②式をゼロとしてzを求めると,

z=∛(Ω_Λ/kΩ_m)-1…③

現在の各パラメータの最新値は,

H₀=67.15[km/s/Mpc]
h=0.6715(無次元ハッブルパラメータ)
Ω_r=4.155×10⁻⁵h²
Ω_m=0.317
Ω_Λ=0.683

分かると思いますが放射密度は非常に小さいので普通は無視できます.宇宙の初期まで遡ると無視できなくなります.特に宇宙年齢の算出では無視できません

・‥…━━━☆・‥…━━━☆・‥…━━━☆・‥…━━━☆

kは複数のグループで異なる値が採用されてます.以下代表的な値について計算結果を示します.

(1)減速パラメータの場合

k=0.5でz=0.627となり,この時の宇宙年齢は約77億3000万年

(2)高赤方偏移超新星探査チーム
(A)k=1でz=0.292,この時の宇宙年齢は約103億年
(B)k=1.4でz=0.155,この時の宇宙年齢は約118億年

(3)超新星宇宙論プロジェクトチーム
k=4/3でz=0.173,この時の宇宙年齢は約116億年

このように判断が難しいです.実際(2)(3)両グループの観測結果をグラフで見ると,z=0.16前後でグラフが上向きになってます.言い換えれば観測と良く合うkを算定しているのです.

ちなみに上記のグループは宇宙の加速膨張の発見によってノーベル賞を獲得してます

・‥…━━━☆・‥…━━━☆・‥…━━━☆・‥…━━━☆

宇宙年齢の算出は他の質問に譲ります

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qqq********さん

2017/6/2923:46:49

宇宙が空間もなかったのが、突然これが現れて広がっているとされてます。
そしてこの速さも衰えて来ていて、それで段々と将来に渡っても衰え続けるのなら、この空間は縮まって来るのではないかと思われていた訳です。
ところが宇宙が60億光年からこちらに向かって、若干加速で観測されるようになってからは,宇宙はこれからも広がり続けるだけで,縮まって来るような事がないという考えが一般に言われるようになってます。

60億光年からこちらを観測していた科学者のチームが,超新星爆発の状況で距離と加速を判断して,若干加速で見えるという事になったのです。
これは驚くべき発見とされ,空間は将来に渡って広がり続けるとされています。
そしてこの発見の人達はノーベル賞を貰っています。
これは宇宙が空間ごと広がった事で成り立つ話です。
そしてこの加速させているエネルギーが不明とされ,これをダークエネルギーとしてます。

ところでその後日本チームだと思うのですが、70億光年からこちらに対しても同じような観測で見ていると、そこからも同じ状況である事が分かったので、それで70億光年からこちらに対してと言ってもいい事になります。
いずれにしてもこれは空間に初めがあって広がっている事が元になってますが、私は空間が広がった宇宙ではなくて、物質が広がっている宇宙を独自に考えてます。
これだとそのような観測で見られても、将来物質自体が全て集まって来る意味を説明出来るのです。

さてそれで物質を圧縮して行くと、反発力という力が溜まるので、これでは爆発するような状況になります。
ところがある量以上、太陽の10倍以上ものものでは反発力ではなくて、重力崩壊の元で、どんどんと潰れ続けて極小になってしまう見方が現在の宇宙観です。
これで言われているのがブラックホールの存在です。

ところが私はあくまでも集まった物質は多くなるほど反発の圧力になって行くだけで、宇宙全ての物質が集まっても、それが全ての反発力になった考えをしてます。

これで広がった瞬間があった事では、インフレーションに似てますが、最初が空間から初めがあったようには思えません。
私は空間は元からあっただけと考えていて、この中で宇宙全ての物質で広がりと集まりを繰り返されて来た思いです。
こういう事で回答しているので載せてみます。
https://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q121753059...

さて私の思考のような物質的な広がりでは,先のような若干加速で観測されている状況があっても、将来集まって来る理由があるのです。
それは全ての物質が集まった時は途方も無い量で圧縮されて,それから縮まった勢いで反発して広がるのです。
この集まった集団はかなりの大きさの球体です。
それで広がる時は回りから銀河群が剥がれるように広がるイメージになり,そして遠のくのです。
この時光を遥かに超す信じられない倍数の速さであっても,段々と衰えて行きます。

そして後から広がっている物は,時が遅れた為に,こちらから見ると未だ加速の方が速い状態で残っています。
これに対して遠くほど,先に起こった状態で加速が衰えて見えます。
それで比べると,あたかもこちらに近い方が加速して見えるのです。
しかし現状では違うことになります。

ところで科学で空間が広がっている話は、ブラックホールを仮定すると実に可笑しくなる思いです。

それは空間はブラックホールの影響で、引き込まれる現象があると言われてます。
ブラックホールは太陽の10倍もあるものが、極小に縮んで行く時に空間を引き込むというのです。
空間はこれに対して引き込まれないとする力が存在しているから、これをブラックホールでは引き込むと力で現わせる訳です。

空間はこのブラックホールのある所だけで、このような作用の力が出ている訳ではありません。
宇宙の空間全てが、このような作用に負けない力を持っている存在という事になります。
これでは広さで比べると、宇宙全のブラックホールの何兆倍もの力を持った存在という事になります。

簡単に科学で宇宙の空間が膨張した話は、恐ろしいほどの力を必要とした訳です。
しかし私は上のURLで説明したように、宇宙で空間が膨張などしてない考えです。

即ち宇宙の空間は元からあり続けていて、全ての物質で一成に繰り返されて来たのです。
そしてブラックホール自体も存在してないと考えてます。

さて科学ではブラックホールがあるとされていて、誰も疑いなど持ってないほどです。
しかし空間が広がったとされる科学の宇宙観と比較すると、ブラックホールは凄く怪しいのです。

それでこれは恒星が終わりになって、光を表に出していないものの想像をしてます。
ところが今では科学でこれを疑う人が居ないのではないかと思うくらい、皆が信じているように見えます。
これなくして現在宇宙論は語れません。
宇宙が空間毎広がったと言われているからです。
それでは物質も一緒に付いて行ってしまいます。
すると恒星としての塊になるのかさえ疑問なので、しかし宇宙にブラックホールを仮定すると、空間まで引き込む超重力になるのだというシンボルとなるのです。

それである量以上が集まると重力崩壊の元で潰れるという存在があると、人は安心するのです。
やっぱり物質が集まって恒星になるのだという具合です。
それで宇宙は空間が広がった事が、理由なく受け入れられ続けているとも言えます。

さて私の考えでは空間が広がってないので、物質が空間に持って行かれるという事もありません。
したがってブラックホールのようなものも存在する理由もありません。

原子核も壊れて潰れていくような印象がブラックホールの存在です。
私は原子核自体が潰れるとか,素粒子に分解される事は自然界ではなかったと考えています。
それですから,ブラックホール自体も存在した事がないという思いです。

それは何ぼ質量が増えて重力が強過ぎるようになっても,圧力は反発する力として支えるというものです。
物質本来の持っている,量が集まれば威力を増すのです。
津波でも大きければ激しい被害を齎すのです。
自然の流れは大きければ反撃も甚だしいので,ブラックホールになると言われる量の質量では,反撃に対する力も内在する力も甚だしく強い筈なのに,これが潰れて重力崩壊して,ドンドン小さくなって行くような事を言った人を信じて科学が進んでいる様にしか見えません。

星の圧力は,物質そのものの存在で持っている圧力です。
物質が増えるほど重力で集まりますが,しかしこれでも原子や原子核の固有の存在で支えて圧力となるのです。
この圧力の為に恒星は一定の大きさでしか存在出来ません。
これで球状星団の星々のように集中して何万も集まっていても,全体が1つになっていないで,ある程度の間隔で離れて存在出来るのです。
即ち重力と圧力とのバランスでは存在の限界があって,圧力で跳ね返す力がある為に恒星の間が出来るのです。

このようにして考えると宇宙全ての物質が将来冷えて来ると,重力で集まる力も増えて全体で集まり出します。
全ての物質が集中して来ても,限界で圧力が増えて行って,恒星の大きさ単位とか銀河の大きさ単位で圧力の大きさが,重力の力の限界を超えて反発力になって行くのです。
この考えで宇宙の全ての物質が繰り返されているとして,物質の集中する集まりで上のような単位当たりの圧力が反発力となって支えて,全ての物質を跳ね返す力になったとするのが,最も宇宙の構造を理由ある説明に導きます。

ところが今や、普通に銀河の中心にはブラックホールがあると言われるほど、これはもはや宇宙思考の中心を占めています。
しかし私は否定してます。
それは銀河が最初から塊であったという事を考えて来たからです。
これで回転の内に、外に恒星を散らして行って渦状等になってます。

私が考えるブラックホールと言われるものは、恒星が終わりになって、冷えて外に光を出していないものです。
しかし中に未だ熱が篭っていて、X線は出ているかもしれません。
光が出ていないので、重力だけはブラックホールと見違える程であると思います。

さて科学では光さえ抜け出られないと言いながら,ジェットまで吹き出るとして,見えないと言いながら見える存在の現し方の表現なら,トランプのジョーカーのように何でも使えて便利な象徴になって見えます。

宇宙が空間ごと広がっては,遥かに広い宇宙空間に物質は持って行かれるだけになります。
それで銀河形成に必要条件として,ブラックホールなしでは銀河は決して形成されないという事です。
しかしブラックホールは思考の産物です。

このブラックホールですが,光さえ抜け出られない程の超強力な重力と言いながら,しかし周りの物質との摩擦でX線を発しているとされて,見えなくてもX線が出ているとこれだとされています。

おまけにジェットまで吹き出ているのが,これとされるなどして,もはや非常に賑わしく幾らでも見えるような印象を与えています。
何ぼ何でも光さえ抜け出られない程の強力な引き付けの重力の元で,ジェットまで吹き出るとは如何とは思います。
一直線に伸びるのですよ。
スプリンクラーのように周りに吹き飛ばすのでもなければ,ジェットです。
発想が余りにあり得ないような状況です。
ブラックホールの回転で振り回すような状況から出ると言っていってます。

このジェットは回転する周りに吹き飛ばすのではなくて,回転する軸に沿って出るのです。
これは例えば地球で例えると北極から出るようなものです。
地球の重力では北極南極が一番強いのです。
赤道に沿った所では重力が弱くなります。

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sun********さん

2017/6/2906:05:08

加速膨張の原因とされるダークエネルギーは未だに発見されないので、いろんな計算は仮説に過ぎないのさ。

tak********さん

2017/6/2821:52:29

ideas1954さんの回答が適切だと思います。
でも、もしかしたら、桜木さんの計算が正しいのかも知れません。

いずれにしても、ビッグバン後は減速を続け、加速に転じたのは1回限りです。


キャットバード・アルツハイマーおじいちゃんのhottoke_saucerは、相変わらず根拠の無い妄想を垂れ流しているね。上の二人の先生のように、きちんと根拠を示して回答してはどうかね。まぁ、「出典」という言葉の意味を知らないおじいちゃんには無理な話だね。

hot********さん

2017/6/2819:50:51

宇宙は、加速膨張したり減速したりを、複雑に繰り返しているんだね。

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ide********さん

2017/6/2423:49:37

宇宙図2017
http://www.nao.ac.jp/study/uchuzu2013/contents/uchuzu(J)_A3.pdf

この図解では60億年前に加速膨張に移行したとあります。点線で描かれたすり鉢状の中央付近の青いリングで示された「加速する宇宙の膨張…」という記述部分です。

減速とか加速とか言っても「膨張の軌跡…」の点線に定規を当てて見ないと分らないくらい僅かでほとんど等速膨張と言っていいくらいです。
でも、下部の宇宙誕生初期(100億年前以下)はかなり丸くすぼまっていて大きく減速してたのが分りますし、最近(30億年前以上)の軌跡は少し末広がりになってきてるから加速してるって分りますね…。

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