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昨夜NHKを見ていたらハッブル宇宙望遠鏡の番組をやっていた。なんでも131億光年離れた銀河が見つかったらしい。これを見ていて、ふと思った。131億光年先にあった銀河は、131億年後のいま、さらに131億光年先に遠ざかっている。だからいまは262億光年先にある。宇宙の等方性が正しいとしたら、反対側にも262億光年宇宙が広がっている。だから現在の宇宙は少なくても524億光年の直径を持つ。
これだけ広いんだったら、どっかに宇宙人がいるはず!
#なんか違う気がする。教えてエロい人。
このあたり,いろいろ混乱されている人もいますので結構やっかいなのですが,その原因として距離の定義がいくつかあることが挙げられます.なんでそんなことになっているのかというと,対象物までがあまりに遠方であるため測定法に依存した値になってしまうことと,宇宙論的距離では宇宙の膨張の効果(これは膨張の時間変化がどうだったのかという影響も含む)等が効いてくるため,どのようなモデルを考えるかでいろいろ変わってくることに由来します.
例えば距離の測定で行くと,近場:年周視差などで直接測定.数百光年ぐらいまで.ご近所:主系列星の絶対光度やセファイドの絶対光度が既知なので,見た目の明るさから距離を推定(数千光年ぐらいまで)ちょっと遠く:銀河団の平均光度,超新星の光度から距離を推定(数十億光年ぐらいまで)遠く:ハッブル則(数十億光年以上)となり,しかも複数種の手法で測定可能な場所だと測定手段により微妙に値が異なったりします(手法の原理的な精度のため).このため,○○で求めた距離,というような,距離に複数種類が出てきます.#光度距離,角径距離等
ただまあ,ここまでは日常的な感覚と近い「距離」なのですが,最後のハッブル則で距離を求める領域では,天文学で言うところの「距離」と,我々のイメージする「距離」が異なってきます.よく遠方銀河(古い銀河)に関して「○○光年離れた」という時の「距離」になりますが,この時の「距離」というのは,あくまでも「その対象を出た光が,我々のところに届くまで旅をした,光にとっての距離」です.「現在の我々から現在の対象までの距離」でも無ければ,「光が出たときの我々と対象物との間の距離」でもありません.あくまで,「光が旅してきた光にとっての距離」です.例えば,仮想的な宇宙で,光が発せられたときに我々から10億光年離れた天体があったとしましょう.そこから出た光が我々のところに届くまでの途中である期間だけ宇宙が適当に膨張し,届くまでに20億年かかったとします.そして現在の「我々が日常使う意味での距離」が100億光年だったとします.このとき,前述の「遠方銀河に適用される天文学者の言うところの距離」は20億光年になります.光が出たときの距離10億光年でもなければ,現在の実際の距離100億光年でもありません.
ですから,話題にされている「131億光年離れた銀河」は,その光が出たときには「131億光年よりも近い位置のあった銀河」で,現在は「131億光年よりももっと遠い位置にいる銀河」です.また,膨張速度は光速ではなく,どの程度離れたかはハッブル定数(とその時間変化)に依存します.
さらに付け加えると,宇宙の膨張速度が一定なら良いのですが,膨張速度そのものが時間変化するため過去と現在ではハッブル定数が異なります.そうすると,遠方からくる光はその引き延ばされ方(遠方からの光は,通過中の空間が膨張することにより赤方偏移を起こします)が時間に依存しますから,「光が旅してきた時間」も宇宙がどのような膨張をしてきたのか,というモデルに依存するようになります.極端な話,50億年ぐらい前に突発的で短期間の謎の急膨張でもしていた日には,その時点で宇宙を飛んでいた光は強烈に引き延ばされ,「その時代の宇宙膨張はゆっくりで均一」と信じている我々が予想するよりも赤方偏移が大きくなります.逆に言えば,大きな赤方偏移だから凄く長い時間宇宙の膨張で引き延ばされた=凄く昔の光(∼遠くから来た光)と思っていたら,そこまで古くないのに突発的な急膨張でいきなり引き延ばされたもうちょっと新しい光だった,という可能性だってあり得るわけです.#いや,実際にはいろいろなものとの整合性もあるので,そんな突発事態はほとんど無いんですが.そんなこともあるので,天文学の論文ではこういう超遠方の対象に対しては「○○億光年」とか「○○億年前の」というよりは,赤方偏移z=○○の,というような言い方を好むようです.
そんなわけで,まとめると,
・天文学者が遠くのものに関して言う「○○億光年離れた」は,光が通ってきた距離であって昔の距離とも今距離とも違う.・算出された「光が通ってきた距離」自体,ハッブル定数の見積もり&時間変化のモデルに依存する.
>ですから,話題にされている「131億光年離れた銀河」は,その光が出たときには「131億光年よりも近い位置のあった銀河」で,現在は「131億光年よりももっと遠い位置にいる銀河」です.また,膨張速度は光速ではなく,どの程度離れたかはハッブル定数(とその時間変化)に依存します.
現在の観測では、131億光年先の銀河は、ほぼ光速に近い速度で遠ざかっているとなっているので、131億年前にすでに、光速に近い膨張速度になっていたのでは? むしろ、現在の膨張率のほうが、観測できないのでは?
なんかねー、最近は、定常宇宙論のほうが現実的な感じがしてきた。赤方偏移は、光子が長い距離を移動する間にエネルギーを失った結果、だとかね。
>131億年前にすでに、光速に近い膨張速度になっていたのでは?
空間の膨張による相対速度は,距離が増えれば増えるほど大きくなります.例えば毎秒距離が二倍になる膨張をしているとしましょう.自分の位置から1mの所に存在する物体は秒速1m(実際には1秒の間に1mの位置から遠ざかる効果もあるからもうちょっと大きいけど)で遠ざかりますが,自分の位置から1kmの位置にある物体は秒速1kmで遠ざかります.つまり,空間膨張によって離れれば離れるほど,相対速度は加速していきます.ですので,131億年過去に戻ってもっと近かったときは,(宇宙の膨張速度が今と「それほど」変わらないならば……これは131億年過去程度の所までは,ほぼ成り立っていると観測より示唆されています)もっと相対速度は遅いと言うことになります.ただし,ずっと過去に戻ってインフレーションの頃とかになってくるとまた色々違う部分も出るかも知れません.
>むしろ、現在の膨張率のほうが、観測できないのでは?
現在の,その銀河のいる場所の膨張速度,という意味ならYesです.ただ,宇宙の等方性を正しいと考えるなら,我々の近傍の観測における宇宙の膨張速度とまあ同じようなもんだろ,と考えて値を出すことは可能です.
>定常宇宙論のほうが現実的な感じがしてきた。
ただし,その場合は宇宙を定常状態に保つために未知の力(と未知物理機構)がいくつか必要になります.なにぶん定常状態というのは(少なくとも現在我々の知っている重力等からは)不安定であるため,維持するためには何らかの機構で補正を効かせ続ける必要があります.また,非定常的な歴史を示唆する観測結果を,定常な宇宙から発生させるための何らかの機構も必要です.必ずしも物理的に頭から否定されるものではありませんが,その新理論と無矛盾に摺り合わせる必要のある実験事実の量を考えるとなかなか大変そうです.例えば簡単なところでも,オルバースのパラドックスを何とか解決しないといけません.
>赤方偏移は、光子が長い距離を移動する間にエネルギーを失った結果、だとかね。
ハッブルの発見の当初から,そういった議論(Tired Light Theory)は出てきています.ただ,エネルギーを失わせる妥当な物理過程が見つからないという問題があり,当初から多分駄目だろう,と見られていました.ある意味とどめを刺したのは,遠方での超新星爆発における光の持続時間の観測です.超新星に関してはかなり色々なことが分かっており,その爆発の光の持続時間がどの程度のものなのか,ということも近場での多数の爆発の観測結果からよく分かっています.ところが,遠方の超新星を観測すると,その光(面倒なので,強度は矩形のパルスとしましょうか)の持続時間が距離に応じて増えていたのです.これは膨張宇宙論ではたやすく説明でき,(今の例で言えば)ある長さの矩形波が空間を渡ってくる間に空間の長さが倍になるような速度で膨張が起っていれば,当然矩形波の長さが倍になります.これに対し,単に光子がエネルギーを失うだけだと,矩形のパルス長は変化せず,その波長だけが変化することになるため観測事実に適合できません.また,単に光子がエネルギーを失うだけだと,光子の密度は変化せずそのエネルギーのみが変化するので,観測されている背景放射のフラックスに合致しません.
下手の考え休むに似たり、ってね。感じがしてくるのは勝手だけど、エネルギーは勝手に失われるものではないので。
宇宙の膨張速度がどう変化するかをとりあえず無視するなら、131億年前に出た光が今届いていて、その天体は大体131億光年の距離(C*year => x km)にある。
なのでまあ、現在の確認できることから見積もる宇宙のサイズは半径131億光年の球体より大きいだろう、だと思います。
あと、宇宙観測で注意が必要ですが、隣の天体ですら数年前の様子を見ることになりますから、等時性をもって「今現在の宇宙にいる宇宙人」の総グループ数は見積もりが難しいかもしれませんね。
# 20億光年先にある赤色巨星は、現在はとっくに崩壊している、なんてこともありそうだし
>その天体は大体131億光年の距離(C*year => x km)にある。
ここには断固Noと言わせてもらおう。131億年前の光が今届いている天体は、(今も存在するなら)地球からおよそ四百数十億光年かそこいらのところにある。
*現在の推定で、現時点での地球の位置での観測可能範囲の「現在」(推定)位置は、およそ半径470億光年の球になる。http://cosmictimes.gsfc.nasa.gov/teachers/guide/age_size.html [nasa.gov]
参考になります
# そこらへんの詳細しらないので、前振りで「宇宙の膨張速度がどう変化するかをとりあえず無視するなら、」ってしましたが...これも不正確でしたね
宇宙は広いですねー
あの番組をそのまま信じるほうがどうかと。
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アレゲは一日にしてならず -- アレゲ研究家
どっかにいるんじゃない? (スコア:0)
昨夜NHKを見ていたらハッブル宇宙望遠鏡の番組をやっていた。なんでも131億光年離れた銀河が見つかったらしい。これを見ていて、ふと思った。131億光年先にあった銀河は、131億年後のいま、さらに131億光年先に遠ざかっている。だからいまは262億光年先にある。宇宙の等方性が正しいとしたら、反対側にも262億光年宇宙が広がっている。だから現在の宇宙は少なくても524億光年の直径を持つ。
これだけ広いんだったら、どっかに宇宙人がいるはず!
#なんか違う気がする。教えてエロい人。
遠方銀河の距離に関して (スコア:4, 参考になる)
このあたり,いろいろ混乱されている人もいますので結構やっかいなのですが,その原因として距離の定義がいくつかあることが挙げられます.
なんでそんなことになっているのかというと,対象物までがあまりに遠方であるため測定法に依存した値になってしまうことと,宇宙論的距離では宇宙の膨張の効果(これは膨張の時間変化がどうだったのかという影響も含む)等が効いてくるため,どのようなモデルを考えるかでいろいろ変わってくることに由来します.
例えば距離の測定で行くと,
近場:年周視差などで直接測定.数百光年ぐらいまで.
ご近所:主系列星の絶対光度やセファイドの絶対光度が既知なので,見た目の明るさから距離を推定(数千光年ぐらいまで)
ちょっと遠く:銀河団の平均光度,超新星の光度から距離を推定(数十億光年ぐらいまで)
遠く:ハッブル則(数十億光年以上)
となり,しかも複数種の手法で測定可能な場所だと測定手段により微妙に値が異なったりします(手法の原理的な精度のため).
このため,○○で求めた距離,というような,距離に複数種類が出てきます.
#光度距離,角径距離等
ただまあ,ここまでは日常的な感覚と近い「距離」なのですが,最後のハッブル則で距離を求める領域では,天文学で言うところの「距離」と,我々のイメージする「距離」が異なってきます.
よく遠方銀河(古い銀河)に関して「○○光年離れた」という時の「距離」になりますが,この時の「距離」というのは,あくまでも「その対象を出た光が,我々のところに届くまで旅をした,光にとっての距離」です.「現在の我々から現在の対象までの距離」でも無ければ,「光が出たときの我々と対象物との間の距離」でもありません.あくまで,「光が旅してきた光にとっての距離」です.
例えば,仮想的な宇宙で,光が発せられたときに我々から10億光年離れた天体があったとしましょう.そこから出た光が我々のところに届くまでの途中である期間だけ宇宙が適当に膨張し,届くまでに20億年かかったとします.そして現在の「我々が日常使う意味での距離」が100億光年だったとします.このとき,前述の「遠方銀河に適用される天文学者の言うところの距離」は20億光年になります.光が出たときの距離10億光年でもなければ,現在の実際の距離100億光年でもありません.
ですから,話題にされている「131億光年離れた銀河」は,その光が出たときには「131億光年よりも近い位置のあった銀河」で,現在は「131億光年よりももっと遠い位置にいる銀河」です.また,膨張速度は光速ではなく,どの程度離れたかはハッブル定数(とその時間変化)に依存します.
さらに付け加えると,宇宙の膨張速度が一定なら良いのですが,膨張速度そのものが時間変化するため過去と現在ではハッブル定数が異なります.そうすると,遠方からくる光はその引き延ばされ方(遠方からの光は,通過中の空間が膨張することにより赤方偏移を起こします)が時間に依存しますから,「光が旅してきた時間」も宇宙がどのような膨張をしてきたのか,というモデルに依存するようになります.
極端な話,50億年ぐらい前に突発的で短期間の謎の急膨張でもしていた日には,その時点で宇宙を飛んでいた光は強烈に引き延ばされ,「その時代の宇宙膨張はゆっくりで均一」と信じている我々が予想するよりも赤方偏移が大きくなります.逆に言えば,大きな赤方偏移だから凄く長い時間宇宙の膨張で引き延ばされた=凄く昔の光(∼遠くから来た光)と思っていたら,そこまで古くないのに突発的な急膨張でいきなり引き延ばされたもうちょっと新しい光だった,という可能性だってあり得るわけです.
#いや,実際にはいろいろなものとの整合性もあるので,そんな突発事態はほとんど無いんですが.
そんなこともあるので,天文学の論文ではこういう超遠方の対象に対しては「○○億光年」とか「○○億年前の」というよりは,赤方偏移z=○○の,というような言い方を好むようです.
そんなわけで,まとめると,
・天文学者が遠くのものに関して言う「○○億光年離れた」は,光が通ってきた距離であって昔の距離とも今距離とも違う.
・算出された「光が通ってきた距離」自体,ハッブル定数の見積もり&時間変化のモデルに依存する.
Re: (スコア:0)
>ですから,話題にされている「131億光年離れた銀河」は,その光が出たときには「131億光年よりも近い位置のあった銀河」で,現在は「131億光年よりももっと遠い位置にいる銀河」です.また,膨張速度は光速ではなく,どの程度離れたかはハッブル定数(とその時間変化)に依存します.
現在の観測では、131億光年先の銀河は、ほぼ光速に近い速度で遠ざかっているとなっているので、131億年前にすでに、光速に近い膨張速度になっていたのでは? むしろ、現在の膨張率のほうが、観測できないのでは?
なんかねー、最近は、定常宇宙論のほうが現実的な感じがしてきた。赤方偏移は、光子が長い距離を移動する間にエネルギーを失った結果、だとかね。
Re:遠方銀河の距離に関して (スコア:3, 参考になる)
>131億年前にすでに、光速に近い膨張速度になっていたのでは?
空間の膨張による相対速度は,距離が増えれば増えるほど大きくなります.
例えば毎秒距離が二倍になる膨張をしているとしましょう.
自分の位置から1mの所に存在する物体は秒速1m(実際には1秒の間に1mの位置から遠ざかる効果もあるからもうちょっと大きいけど)で遠ざかりますが,自分の位置から1kmの位置にある物体は秒速1kmで遠ざかります.つまり,空間膨張によって離れれば離れるほど,相対速度は加速していきます.ですので,131億年過去に戻ってもっと近かったときは,(宇宙の膨張速度が今と「それほど」変わらないならば……これは131億年過去程度の所までは,ほぼ成り立っていると観測より示唆されています)もっと相対速度は遅いと言うことになります.
ただし,ずっと過去に戻ってインフレーションの頃とかになってくるとまた色々違う部分も出るかも知れません.
>むしろ、現在の膨張率のほうが、観測できないのでは?
現在の,その銀河のいる場所の膨張速度,という意味ならYesです.
ただ,宇宙の等方性を正しいと考えるなら,我々の近傍の観測における宇宙の膨張速度とまあ同じようなもんだろ,と考えて値を出すことは可能です.
>定常宇宙論のほうが現実的な感じがしてきた。
ただし,その場合は宇宙を定常状態に保つために未知の力(と未知物理機構)がいくつか必要になります.なにぶん定常状態というのは(少なくとも現在我々の知っている重力等からは)不安定であるため,維持するためには何らかの機構で補正を効かせ続ける必要があります.
また,非定常的な歴史を示唆する観測結果を,定常な宇宙から発生させるための何らかの機構も必要です.必ずしも物理的に頭から否定されるものではありませんが,その新理論と無矛盾に摺り合わせる必要のある実験事実の量を考えるとなかなか大変そうです.
例えば簡単なところでも,オルバースのパラドックスを何とか解決しないといけません.
>赤方偏移は、光子が長い距離を移動する間にエネルギーを失った結果、だとかね。
ハッブルの発見の当初から,そういった議論(Tired Light Theory)は出てきています.
ただ,エネルギーを失わせる妥当な物理過程が見つからないという問題があり,当初から多分駄目だろう,と見られていました.
ある意味とどめを刺したのは,遠方での超新星爆発における光の持続時間の観測です.
超新星に関してはかなり色々なことが分かっており,その爆発の光の持続時間がどの程度のものなのか,ということも近場での多数の爆発の観測結果からよく分かっています.ところが,遠方の超新星を観測すると,その光(面倒なので,強度は矩形のパルスとしましょうか)の持続時間が距離に応じて増えていたのです.
これは膨張宇宙論ではたやすく説明でき,(今の例で言えば)ある長さの矩形波が空間を渡ってくる間に空間の長さが倍になるような速度で膨張が起っていれば,当然矩形波の長さが倍になります.これに対し,単に光子がエネルギーを失うだけだと,矩形のパルス長は変化せず,その波長だけが変化することになるため観測事実に適合できません.
また,単に光子がエネルギーを失うだけだと,光子の密度は変化せずそのエネルギーのみが変化するので,観測されている背景放射のフラックスに合致しません.
おるばぁすは? (スコア:0)
下手の考え休むに似たり、ってね。
感じがしてくるのは勝手だけど、エネルギーは勝手に失われるものではないので。
Re:どっかにいるんじゃない? (スコア:3, 参考になる)
宇宙の膨張速度がどう変化するかをとりあえず無視するなら、131億年前に出た光が今届いていて、その天体は大体131億光年の距離(C*year => x km)にある。
なのでまあ、現在の確認できることから見積もる宇宙のサイズは半径131億光年の球体より大きいだろう、だと思います。
あと、宇宙観測で注意が必要ですが、隣の天体ですら数年前の様子を見ることになりますから、等時性をもって「今現在の宇宙にいる宇宙人」の総グループ数は見積もりが難しいかもしれませんね。
# 20億光年先にある赤色巨星は、現在はとっくに崩壊している、なんてこともありそうだし
M-FalconSky (暑いか寒い)
Re:どっかにいるんじゃない? (スコア:2, 参考になる)
>その天体は大体131億光年の距離(C*year => x km)にある。
ここには断固Noと言わせてもらおう。
131億年前の光が今届いている天体は、(今も存在するなら)地球からおよそ四百数十億光年かそこいらのところにある。
*現在の推定で、現時点での地球の位置での観測可能範囲の「現在」(推定)位置は、およそ半径470億光年の球になる。
http://cosmictimes.gsfc.nasa.gov/teachers/guide/age_size.html [nasa.gov]
Re:どっかにいるんじゃない? (スコア:1)
参考になります
# そこらへんの詳細しらないので、前振りで「宇宙の膨張速度がどう変化するかをとりあえず無視するなら、」ってしましたが...これも不正確でしたね
宇宙は広いですねー
M-FalconSky (暑いか寒い)
Re: (スコア:0)
ふと思った、って・・・・・
根本的に完全に誤ってますがな。
番組中で説明してたのに何見てたの?!
Re: (スコア:0)
あの番組をそのまま信じるほうがどうかと。