(26.4.30) NHKコズミックフロント 発見 赤くない星火星 キュリオスティの一年

　

　私は普段天文学に興味を持っていないので、２０１２年の８月にNASAが火星探査を始めたことを知らなかった。
今回の探査の目的は火星に生物が存在するか（あるいは存在したか）を調査するのが目的で、そのための探査車キュリオスティ（好奇心という意味）を赤道付近の巨大なクレーターの中に大気圏から突入させていた。キュリオスティにはあらゆる実験器具が搭載されており、動く実験室と言っていい。

　キュリオスティが投下された場所は 中央にシャープ山という５０００m級の山がそびえ、過去に川の流れがあったのではないかと想定されていたクレーターのような場所だ。
私は初めて知ったが生命誕生には以下の三つがそろうことが必要だという。

①　液体状態の水
②　エネルギーの存在
③　有機物の存在

　火星は赤い星だがこれは鉄分等が強烈に酸化されているからだという。酸化されるとそこにはほとんど生物は住めないそうで（赤さびた鉄分の世界だから）、今回の探査では酸化されていない地下の岩石の中に生物の痕跡があるかどうかを、岩石をドリルで切り抜いて調査をすることになっていた。

　キュリオスティはさっそく太古の川の跡を発見し、その川が流れついたと思われる湖も発見した。見ていて私がどうしても分からなかったのは、昔は水が凍らずに流れていたのはどうしてかということだった。火星の温度は赤道付近でも零度前後の寒い惑星だからすぐに凍り付いてしまいそうだが、かつては川となって流れそしてその水はどこに行ってしまったのだろうか。とても不思議な気がする。

　キュリオスティはこの湖があった場所で砂を採取し、それを高温で熱して出てきたガスを分析していたが、クロロメタンという初歩的な有機物が検出されていた。これは生命を形作る複雑な有機物とは言えないが、それでも有機物が存在したことは確かだ。

　さらにキュリオスティは岩盤を１０ｃｍほど掘削して中の岩石を粉状にしていたがその色は灰色だった。
科学者は小躍りしていたが、岩石が灰色ということは酸化されていないということで、それならば生物が住める条件が整ったことになるのだそうだ。
この岩石の粉を分析したところやはりクロロメタンが検出されたが、残念なことに高分子有機物の存在は検出されなかった。

　この場合の仮説は二つで一つはやはり火星では生物まで進化できなかったという仮説と、もう一つは燃焼してガスを発生させると高分子化合物は分解してしまうから検出が不可能だということだった。
現状ではどちらともいえず、最終結論に達していない。
（後者のような状況は当然地球においても実験して確認していたのではないかと私は思ったが・・・・・・・）

　最後のエネルギーについては私には全く理解できなかったが、酸化の度合いが異なると低酸化状態から高酸化状態に移るときにエネルギーを放出するのだという。
太陽や火のようなイメージではなく科学的エネルギーだがエネルギーは存在していることになる。

注）私は最近中学の理科の教科書を読んで、科学的エネルギーがあることを始めて知ったばかりだ。

　火星に生物が存在するか否かのキュリオスティの探索はすでに２年経過しているが、いまだ決定的な証拠はない。生物がいてもおかしくない環境はあったという段階だが今後の探査が待たれる。
それにしてもNASAは大したものだ。キュリオスティという実験室兼移動ロボットを火星に送り込んで探査を続けているのだからその技術力に驚く。

　地球と火星の間には電波が往復するのに３０分もかかり、さらにメインコンピュータのトラブルなどがあって実際の探査は薄氷を踏む思いなのだそうだが、それにしてもアメリカの科学技術力には脱帽だ。
日本でもNASAに負けない技術力があればとほぞを噛む思いだった。

注1)この放送は昨年の８月に放送したものの再放送。

注２）コズミックフロントの記事は以下にまた待って入っております。http://yamazakijirounew.cocolog-nifty.com/blog/nhk_5/index.html

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(26.4.25) コズミックフロント 地球外生命体の探求 １千億個の地球

　
  地球外生命体は一般に宇宙人と言われており、たいていの場合が獰猛で地球征服を狙っているというのがFSのパターンだが（スピルバーグ監督のE・Tは違っていた）、実際にどの程度惑星が存在するかというと、銀河系全体で１０００億個も存在するという。

　最もこの惑星にすべて生物がいるわけでなくハビタルゾーンと言われる水が蒸発もせず、凍り付かない範囲の惑星でなければ生命は存在しない。
たとえば太陽系は８個の惑星を持っているが、実際に生命が存在するのは地球だけだからその確率を適用すると銀河系には１２５億個の生命が存在する惑星が存在することになる。
「そんなにあるんじゃ、きっと人類と同様な高度の文明を持った生命体がいてもおかしくないな」と思ってしまう。

注）私が通常のFS映画で宇宙人を常に侵略者として描かくことに不満だったのは、はるばる地球にやってこれるほどのハイテクな生命体がいつも侵略をしているという前提だった。
それだけ高文明なら植民地などいらないだろうと思われるからだ。その点スピルバーグはさすがだ。

　私は全く知らなかったが、惑星探査が始まったのは１９６０年のことだったという。当初は地球外生命体そのものを探す試みで地球から最も近い１２光年の距離の恒星くじら座タウ星がそのターゲットだった。
「タウに生命体が居れば地球に向けて電波を発射しているに違いない」
電波望遠鏡をこのタウ星に向けて電波を捉えようとしたのだがこの試みはいまだに成功していない。
残念なことにそのような電波は存在していないからだ。

　その後は生命体そのものではなく銀河系全体で惑星がどれほど存在し、その中で生命が生存可能なハビタルゾーンにある惑星の探査に的が絞られた。確率の問題としたわけだ。
ただし通常の光学望遠鏡で惑星そのものを見るのはかなり大変で、その撮影に始めて成功したのは２００７年というからつい最近のことだ。
写された惑星は木星の５～７倍もある星で、太陽系の２倍の惑星軌道を持った惑星だった、それゆえ望遠鏡でも見ることができたという。

注）遠くの星を見ると恒星の光が強すぎて惑星の存在に気付かない。非常に高性能な分光器が必要でそうした分光器は最近になって開発された。

　だがしかしこうした巨大な惑星はガス惑星で、地球のようなより小さな岩石惑星でないため天文学者は何とかしてこの岩石惑星の探査をする手段を考案し続けた。
その結果恒星と惑星が存在する場合恒星が万有引力の影響で微妙に揺れることが分かり、この恒星の揺れでもって惑星の存在を確認する方法が考案された。
精密な分光器があればその揺れを測定できるという。
「恒星が周期を持って揺れれば惑星が存在する証拠だ」というわけだ。

注)生命が存在する惑星は地球のような岩石衛星でないと住めない。

　この方法で惑星の存在が初めて明らかになったのは１９９５年で、ベガサス座５１番星で激しい揺れを観測することに成功した。
この揺れは信じられないことに４日周期で恒星の近くを回っていたため、ガス衛星ではなく岩石衛星と考えられた。ガス衛星ではあまりに恒星に近づくと蒸発してしまうからだ。

　その後こうした惑星は数限りなく発見されたのだが、不思議なことに岩石衛星のほとんどが地球より２倍程度大型であることが分かった。
そうした岩石衛星を天文学者はスーパーアースと名付けたが、このスーパーアースがハビタルゾーンにあれば地球外生命体が存在する確率が高い。

　地球外生命体の存在を計算する数式も存在しており、ドレイク方程式という。
いくつかのパラメータを掛け合わせてそれが１以上になれば生命が存在するというものだが、問題はそのパラメータを幾つに想定するかだ。
たとえば恒星が惑星を持つ割合を０．５と置けば半分の恒星が惑星を持っていることになる。
パラメータは全部で７つで、ドレイク自身は地球外生命体は存在していると計算している。

　１９６０年代から観測の対象になったくじら座タウ星からは信号は来ていないが、データを分析すると５つの惑星が存在し、その大きさは地球の２倍程度の大きさで、うち２つがハビタルゾーンに存在することが分かってきた。
今天文学者の間では生命が存在すると思われる惑星の探査に全力が注がれているが、このくじら座タウ星はその最も有力な惑星になっている。
「タウに生命の痕跡を見つけろ」天文学者の熾烈な競争が続いている。

なお、コズミックフロントのシリーズは以下にまとめてあります。
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別件１）　第２回ちはら台・おゆみ野ハーフマラソンのお知らせ(明日です。当日参加でもかまいません）

以下の日程でハーフマラソンを開催いたします。
①　４月２７日（日曜日）
②　午前１０時スタート（雨天決行.受付は９時半から）
③　スタート・ゴール　ちはら台走友会のかずさの道の集合場所（前回と同じでセンドーのうえ）
ルートは以下の地図で確認できます。
http://latlonglab.yahoo.co.jp/route/watch?id=6d18ea2157947c484ad9c4ec04b246ef
④　費用３００円（実費）
⑤　参加希望者はこのブログのコメントかメール機能を使用して参加希望を連絡してください。
⑥　なお本大会はすべて自己責任です。

＊本件はかずさの道や四季の道を使用したハーフマラソンを開催するための準備大会です。

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(26.4.5) コズミックフロント 宇宙のモンスター オロチとヒミコ

　

  私は年金生活者で裕福ではないがそこそこ生活していけることに満足しているが、時として自分がビル・ゲイツやアラブの王様のような富豪でないことに残念な思いをすることがある。
それはスーパーコンピュータの開発の事業仕分けで、かつて民主党の蓮舫議員が「世界一になる理由は何があるのでしょうか。二位じゃダメなんでしょうか」と言って１１０億円の開発費を削減したが、それをとても残念におもったからだ。
「なら俺がその予算を出してやる」と言えなかった自分がとても無念だった。
科学の発展には世界最速のスパコンは必須で、特に天文学にはその傾向が強い。おかげで日本のスパコンは中国に後れを取り現在「京」は第４位に甘んじている。

　私は好んでコズミックフロントを見ているが、天文学の発展の決め手は最も解像度の高い望遠鏡と世界最速のスーパーコンピュータで、特に後者は宇宙誕生から１３８億年の歴史をたどるにはスパコンによるシミュレーション以外に方法がない。
研究者は現在半年程度をかけてこうした事象のシミュレーションを繰り返しているが、現在の最速のスパコン(世界最速の中国のスパコンgの演算速度は約３京）よりはるかに最速のスパコンが出現すれば、こうした計算も数日で可能な時代が来るだろう。

　今回のコズミックフロントは宇宙のモンスターと言われる「特異銀河」の話だった。最も特異銀河などと言われても何のことか分からないだろうが、銀河には３種類あって最もポピュラーなのはこの地球が含まれている天の川銀河のように渦巻銀河で約７７％がこれだ。次に多いのが楕円形に集まっている楕円銀河で２０％、そして今回問題にされた特異銀河は３％だという。

　特異銀河とは宇宙創世の初めの頃にあった途轍もなく巨大な銀河のことで、水素とヘリウムだけからなり大きさは天の川銀河の約５０倍程度だそうだ。
この特異銀河を始めて発見したのは日本の研究者で当初はそのあまりの巨大さに観測のミスではないかと思われたほどだ。しかしその実在が確認されその名を「オロチ」と名付けたが、次になぜそのような巨大銀河が存在しえたのかが問題になった。「オロチ」は約１１８億光年のかなたにあったから１１８億年前の銀河である。
　
　考えられた仮説は銀河同士の結合だった。
宇宙は一点から膨張を始めたから１３８億年前のビックバンからそう遠くない時期の宇宙は今よりはるかに狭かった。
このため多くの小さな銀河が衝突を繰り返しており、それが結合されて巨大な銀河に発展したのだという。
そうした事象は目で確認することはできないので研究者はスパコンを使用して銀河同士の衝突をシミュレーションしていた。
天文学では観測された事実と論理を基にシミュレーションを繰り返し、仮説を確認していく。

　当時の銀河は水素とヘリウムだけのガスからなっていたが、これが濃縮されて星が一斉に出来上がり巨大銀河になったのだが、それをスターバーストと天文学者は言っていた。
そしてこの巨大なモンスター銀河は数百万年の寿命ののち大爆発(超新星爆発）をおこし、その過程で内部に形成されていたチリ(炭素や窒素等）を宇宙中にばらまいたのだという。
だから水素とヘリウムだけの銀河が見つかると、それは大爆発以前の巨大銀河ということになる。
こうした事象はすべてシミュレーションで確認される。

　巨大銀河は今ではいくつも発見されているが昨年の１１月に日本人の研究者によってもっとも初期の特異銀河が発見され「ヒミコ」と名付けられた。
この銀河は１３０億年前の銀河だという。宇宙生誕から８億年たった段階でのほやほやの銀河でありすでに宇宙には巨大な銀河が存在していたことになる。

　私など「だから何なの？」と言ってしまいそうだが、宇宙創世のビックバンにだんだん近づいてきており、天文学者はスパコンを利用した宇宙創成のシミュレーションを盛んに行っていた。
したがって宇宙創世から現在までの宇宙を見ようとするとどうしてもシミュレーションしかない。
コズミックフロントを見ながら「やはり世界一でなければ天文学の発展はありえない」としみじみ感じ入ってしまった。

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(26.3.4) コズミックフロント 「ファーストスター 宇宙の一番星」

　
  ついに私はコズミックフロントにはまってしまった。当初はなんて難しい話題なんだと思っていたが何度も見るうちにビック・バンもダーク・マターもダーク・エネルギーもなんとなく口をついて出てくるようになり、違和感がなくなってきた。

　今回のコズミックフロントは「ファーストスター　宇宙の一番星」だったが、私は昔から星は夜空にあるものとばかり思っていたが、それは全くの誤解だという。
ビック・バンによって宇宙は生まれたのだが、生まれた当初は光り輝く宇宙だったという。星があったからではなくビック・バン自体が火の玉の爆発だったからだそうだ。
この火の玉は徐々に温度が下がり、約６０００度cになった時にヘリウムが生まれ、さらに約３０００度ｃで水素が生まれたのだが、この光り輝く世界は約５０万年後にはすっかり光を失い、暗黒の世界が訪れたのだという。
宇宙が膨張してエネルギーが拡散し、温度が下がったからだ。

　その暗黒時代にヘリウムと水素がひも状に結合し、それが徐々に集まって丸いガスの塊になって内部の温度が１億度になった時、核融合によって星が生まれたのだという。
この最初に生まれた星をファーストスターというのだそうだが、問題はこのファーストスターがいつどこに生まれたかが宇宙物理学にとって最もナウな研究課題なのだそうだ。

　研究者は様々な方法でこのファーストスターを追い求めており、最もオーソドックスな方法はハッブル望遠鏡でファーストスターの光を捉える試みだという。
ハッブル望遠鏡は宇宙空間にあるため空気による光の揺れがないため実に鮮明な画像を写し取ることができる。
この方法で実に１３２億年前の赤い銀河を捉えることができたが、そうなるとファーストスターは１３２億年より前に現れたことになる（星が誕生し次に銀河が誕生する）。
研究者はそれより２億年ぐらい前ではないかと言っていたが、その光を捉えない限り証明したことにはならない。
今ハッブル望遠鏡で１３４億年前の星の光を求めて探索している。

　もう一つの方法はファーストスターの生き残りを近くの銀河系の中に探そうという試みだった。地球の８割程度の軽い星であれば１３０億年程度の寿命があるので生き残っている可能性があるのだという（なぜ軽い星の寿命が長いのか私には分からない。人間でもメタボで重い人は早死にするがそれと同じなのだろうか）。
この星はヘリウムと水素だけから成っているはずで、星の光のベクトル解析でその星の組成が分かるのだそうだ。
研究者は大口径の望遠鏡でこのファーストスターの生き残りを追い求めていた。
「乾草の中から針を見つけるようなものよ」という感じらしい。

　実はこうした実際に望遠鏡で追う方法ではなくシミュレーションでファーストスターを論理的に作る試みもされていた。現在宇宙誕生後３８万年後の電磁波が捉えられており、その宇宙を再現することができているのだという。
この再現された宇宙に、物理法則（流体方程式、アインシュタインの方程式等１０７の式）を適用してシミュレーションを実施した結果、太陽の約５０倍程度の巨大な星が生まれ、明るさは太陽の１００万倍、質量は約５０倍になったのだという。
こうした重い星はすぐに燃え尽きてしまうのだそうで約２００～３００万年後には巨大爆発を起こして消滅してしまったという。
このシミュレーションは日本の吉田直紀さんという研究者が行っていた。

　この時ガンマー線バーストという電磁波を放出したので、このガンマー線バーストの痕跡を追い求めればファーストスターに行きつくのだそうだ。
実際宇宙望遠鏡のスウィフトが２００９年４月にガンマー線バーストを捉えたのだが、それは赤外線として地球に到達していたために望遠鏡では何も把握できなかった。
宇宙の遠くの星は膨張しているので光はだんだんと波長が長くなって赤外線でしか地球に届かないという（赤外線だけの星がファーストスターということになる）。

　こうして世界中の宇宙物理学者や天文学者がファーストスターを追い求めているのだがそれは宇宙の創成が分かるからだ。
なぜファーストスターが大事かというとファーストスターの内部に核融合によって炭素、酸素、窒素、鉄等の現在宇宙を形成している原子が現れ、これがファーストスターの大爆発で宇宙にばらまかれて、現在の地球のような様々な原子からなる宇宙ができたという。

　何とも興味深い話だ。今まで全く知らなかったファーストスターという概念を知っただけでもコズミックフロントを見た価値があったというものだ。

なおコズミックフロントのシリーズは以下参照。
http://yamazakijirounew.cocolog-nifty.com/blog/nhk_5/index.html

(26.3.3) コズミックフロント 「宇宙の果てを測れ」

　

　私は物理学にとても弱いのだが、最近宇宙物理学の番組「コズミックフロント」を見てすっかりはまってしまった。最も理解したというよりはなんとなくわかったというレベルだがまるで分からなかったときに比べれば偉い進歩だ。

　今回のテーマは「宇宙の果てを測れ」で地球と星との距離の測定方法だった。確かに考えてみればこれはどうやって測ったのか興味津々だ。
天体と言っても月だがその距離を最初に測ったのは２０００年以上も前のギリシャ人ヒッパルコスだった。
ヒッパルコスは三角測量の技法を月に適応してその距離を計算した。離れた２地点から月を見ると角度が違って見えるのでその角度を利用すれば月までの距離が分かることに気が付いた。

注）私たちが中学で海岸線から遠くに航行している船までの距離を測定することを学んだがあれである。忘れた人は以下参照。
https://www.google.co.jp/search?q=%E4%B8%89%E8%A7%92%E6%B8%AC%E9%87%8F+%E6%96%B9%E6%B3%95&tbm=isch&tbo=u&source=univ&sa=X&ei=3cwSU_-dCoOZkQXjuoCoDA&ved=0CDkQsAQ&biw=1093&bih=520

　
　しかし月よりも遠い恒星までの距離となるとヒッパルコスの方法ではとても測れない。どんなに離れても自分の歩ける範囲を出ないからだ。
そこで地球が太陽を公転している距離３億kmを利用してその両端に来た時に星の角度を測る方法が考案された。この角度を年周視差と言って、この視差が求められれば地球と星までの距離が求められる。

注）月の次に近いのは惑星だが惑星の軌道は地球から見るとジグザグなので年周視差を利用できない。こちらはニュートンの万有引力の法則で計算した。

　ただし年周視差を求めるには重要な制約条件があってまず望遠鏡で見える星でないと分からない。さらに地上からでは空気が邪魔をして光が曲がるので地上での観測は誤差が大きすぎる。そして遠くの星だと光は平行になってしまい、視差を求められないので近い星しか測れない。
これで求められる範囲は３００光年までの星で、それ以上は遠くとしか言いようがなかったのだそうだ。
宇宙が生まれて１３８億年だから、地空誕生時の星は１３８億光年先にある。３００光年ではイメージ的には地球全体の測量をしたいときにここおゆみ野の測量ができた程度の範囲になってしまう。

注）高解像度の光学望遠鏡を宇宙に飛ばせば３万光年程度まで年周視差を求めることができる。これはガイヤ計画として実施されている。

　この年周視差の限界を破る発見は信じられないことにハーバード大学天体研究所のパートタイマー女性作業員リービッヒによって成し遂げられた（自給６００円のパートタイマーだった）。
リービッヒは当時発見されていたセファイド変光星を二枚の写真乾板で見つけるスペシャリストだった。
セファイド変光星とは周期的に光の明るさを変える特殊な星で、その周期が一定だということが分かっていた。
そしてここがポイントなのだが、同じ周期をもつ変光星は同じ明るさであることも分かってきた。

　そうなると本来の計算上の明るさと地球から見た明るさの差によってこのセファイド変光星の距離が測れることになる。
リービッヒは世界の誰よりもセファイド変光星を発見し、その明るさの周期を観測したことで宇宙の距離の測定に大きな足跡を残した。
この結果人類は６５００万光年先の星の位置を測定することに成功した（これ以上無理なのは変光星の光を測定できないから）。

　この６５００万光年の限界を打ち破ったのはダークエネルギーの存在証明でノーベル賞を受賞したパールムッターだった。
彼はセファイド変光星より１００倍も明るいIa型超新星の爆発を利用することが可能なことに気付いた。
この思いっきり明るいIa型超新星の利用は、乙女座銀河団の中にIa型超新星とセファイド変光星が同時に見つかったことでIa型超新星の距離が確定した（セファイド変光星の距離は分かっていたので、Ia型超新星の距離が確定できた）。

　あとはIa型超新星の光の変化を分析すれば、地球からの距離が分かることになる。これによって一気に７０億光年まで距離測定が広がった。
宇宙の端までは１３８億光年だから人類は宇宙の端にまた一歩近づきたことになる。

　現在の最新の研究はIa型超新星爆発では知りえない１００億光年レベルまで距離が測れると期待されているガンマー線バーストを利用する研究だそうだ。
この研究は日本の金沢大学の光徳氏の研究が進んでいて、この分野で日本の研究者が多大な貢献ができるかもしれないと番組は報じていた。

注)他の番組ではすでに１３０億光年の星の観測ができたと言っていた。このあたりになると私には判断ができない。

　宇宙の果てまでは１３８億光年だ。もう少しで人類は宇宙生誕の始まりだった光を捉えることができそうだ。パールムッター氏は「わくわくする」と言っていたが、私のように宇宙物理学に無知なものでも気持ちがたかぶるのだから人類の英知とはすばらしいものだ。

なおコズミック・フロント「宇宙の終わりに迫れ」は以下参照
http://yamazakijirounew.cocolog-nifty.com/blog/2014/02/post-b77d.html

　


　

(26.2.26) コズミック・フロント 「宇宙の終わりに迫れ」

　

　先にコズミック・フロントで放送したホーキング博士の「宇宙創成の謎を解く」と言う番組のブログ記事を記載してすっかり疲れ切ってしまったので、なるべくコズミック・フロントには近づきたくなかったのだが、今度は「宇宙の終わりに迫れ」だという。
「創成の次は終わりか！！」見ないと精神が安定しないので見てみることにした。

注）ホーキング博士の「宇宙創成の謎を解く」は以下参照
その１：http://yamazakijirounew.cocolog-nifty.com/blog/2013/11/post-d869-1.html
その２：http://yamazakijirounew.cocolog-nifty.com/blog/2013/12/post-a55f.html

　今回は宇宙物理学者の村山斉（ひとし）さんがナビゲーターで、とても解説が親切で聞きやすかったが、理解したかと言われるといつものように心もとない。
今まで知っていた知識が皆無の場所に踏み込んで悪戦苦闘した感じだ。

　現在までのところ宇宙の終わりの仮説は３つあって、当初は「その１」だと思われていたのだが、現在は「その２」か「その３」と考えられているのだという。
内容を簡単に記載すると以下の通りだそうだ。

①　ビック・クランチ仮説（重力の力でひき潰されて宇宙は消滅する）
②　ビッグ・フリーズ仮説（宇宙はだんだんと膨張し温度が下がって絶対零度になって死滅する）
③　ビック・リップ仮説（宇宙は爆発し物質は粉々になって素粒子に分解する）

　今から約８０年ぐらい前までは宇宙は収縮も膨張もせず一定の大きさだと考えられていた。
このころアインシュタインが唱えた理論に宇宙方程式と言うのがあったのだが、この理論を素直に読むと宇宙は重力にひきつけられて最後は芥子粒のように縮小してしまうのだそうだ。
アインシュタインは自ら発見したこの方程式にたじろいでしまった。
「この方程式はどこかに問題があるのではなかろうか、重力でひきつけられる力以外に何か重力に反発する力があって、それで宇宙は一定の大きさにとどまっているに違いない」
アインシュタインはこの重力に抵抗する力を「宇宙定数」として、等式のバランスを図った。

　しかしそれから１０年後にハップル望遠鏡にその名を残しているハップルが観測によって過去の宇宙が膨張していることを突き止めた。
これは信じられないような発見だったが、膨張している以上最初は宇宙は存在しなかったことになる（これがビック・バン仮説になって、無から有が生まれることになる）。
そして宇宙のあちこちには暗黒だがX　線を発するブラックホールという星が無数にあるかとが分かってきた。すべてを無にしてしまう星だ。

　宇宙は膨張し、一方でブラックホールに物質が引き込まれている。この二つの現象をうまく説明するためにビック・クランチ仮説では以下のように考えた。
今は膨張しているが重力によって膨張速度は低下し、将来的には一つの大きなブラックホールに宇宙全体が閉じ込められる。
「宇宙はビック・バンによって生まれ成長しそして、最後は巨大なブラック・ホールに引き込まれて消滅する」

　この仮説のもとに天文学者は宇宙膨張のスピードが低下していることを突き止めようと超新星の観測を行った（膨張速度が低下しないとブラックホールに引き込まれない）。
超新星が発する光を観測して赤い光が多ければその分析で超新星が遠ざかるスピードが分かるのだという。
しかしこの観測結果は驚くべき内容で、宇宙の膨張速度は加速されており、ますます宇宙は膨張していたのだという。
「何ということだ、宇宙はとどまるところを知らない・・・・・・・・」

　そこで新たに現れたのがビック・フリーズ仮説とビック・リップ仮説でこれは宇宙の膨張速度の違いに注目した仮説だ。
ビック・フリーズ仮説では膨張速度は速くなっているが爆発的ではなく、あまりに広がった宇宙には十分なエネルギーがいきわたらなくなり宇宙は冷えて最終的には絶対零度になって死滅するというものだ。
一方ビック・リップ仮説は膨張速度が加速度的でありあまりの速さに凍る時間もなく宇宙は大爆発を起こし、あらゆる物質は最終的には素粒子にまで分解してしまうというものだ。

　私は「ほんとかい！！」と一瞬自分が宇宙の終わりに遭遇した気持ちがしたが、これは数百億年後の世界の話で、現在の生物種にとってはどうでもいい話だから特に恐れたりする必要はないようだ。
単なる知的な推論と言ったところだ。

　この番組を見て私は初めて知ったが、この宇宙には膨張しようとするエネルギーとそれを押しとどめようとするエネルギー、それと地球や太陽や銀河系のような物質からなり立っているのだという。
元々物質とエネルギーは同じで、エネルギーを閉じ込めたところが物質だから宇宙はエネルギーだらけというところだが、この膨張しようとするエネルギーをダークエネルギーと言いい、一方引き付けようとする重力エネルギーをダーク・マターと物理学者は定義した。
ダークとは目に見えないが確実に存在するという意味だ。

　そしてこれがとても重要なところだが、１３８億年前の宇宙創世期には物質の割合が３６％、ダーク・マターが６４％だったのが、現在は物質が５％、ダーク・マターが２７％、そしてダーク・エネルギーが６４％なのだという。
「何だい、それじゃ宇宙は膨張するエネルギーだらけじゃないか・・・・・・・」
だから最後の宇宙は凍り付くか爆発するしかないのだそうだが、私にはダーク・マターやダーク・エネルギーをイメージすることは非常に難しいものの、これが最新の宇宙物理学の到達した結論だそうだ。

なお、コズミックフロントのシリーズは以下にまとめて入っております。
http://yamazakijirounew.cocolog-nifty.com/blog/nhk_5/index.html

(25.12.18) コズミックフロント ホーキング博士 宇宙創成の謎を解く その２ 宇宙を支配する力とは？

　
(会津西街道のトレイルラン　雪の中でも走ってしまった）

  いやはや参った。コズミックフロントで紹介されたホーキング博士の「宇宙創成の謎を解く」第２弾は、ほとんどの人が理解できなかったのではなかろうか。世界最先端の頭脳に追い付こうなんてことはどだい無理な話だ。

私など何が説明されているのかを記載するだけでエネルギーのすべてを使い切ってしまった。
本当はブログを書くのもつらいのだが、尊敬するホーキング博士の話だから、何とかさわりだけでも記載しておこう。

注）「宇宙創成に謎を解く」その１は以下参照
http://yamazakijirounew.cocolog-nifty.com/blog/2013/11/post-d869-1.html

　ホーキング博士によるとこの「宇宙を支配する力」を解き明かした天才は自分を含めて７人なのだそうだ。自分を含めた天才列伝を説明するとは驚いてしまうが、最もホーキング博士が本当にそういったのか、番組の構成上そう説明したのかは定かでない。

　まず重力を発見したニュートンが最初の天才として登場していた。ニュートンの功績は重力と万有引力が全く同じもので、地球に起こる事象とおなじように宇宙に起こる事象も重力の法則で説明できることを発見したことだという。
地球と宇宙を結び付けた最初の人と言える。
この重力の法則をさらに発展させたのがアインシュタインで、彼はなぜ重力が発生するかを発見した。

　アインシュタインは水星の軌道計算がニュートン力学で説明できない謎(若干ずつ軌道がずれる）に対する回答として、物体の質量に応じて空間にゆがみが発生し、それが重力の正体だと説明した。
「宇宙創成の謎　その１」で説明していたエネルギーと質量の交換法則、それをE（エネルギー）＝ｍ（質量）×C(光の速さ）の二乗という式であらわしていたが、あれである。
この数式はエネルギーと質量は同じものだという数式だが、私が理解できたことは光が太陽の近くを通ると曲がるということだけだった。
「ねえ、なぜ空間が歪めばそれが重力になるの？？？？？？」
さっぱり分からなかったが、番組の説明はそこで終わって次の電磁気力の説明に移っていた。

注）私のイメージは重力が大きいと空間の歪みは最大になって垂直に物を引っ張るというものだがあたっているだろうか？

　電磁気力を発見したのはマックスウェルだが、私は高校物理の授業でこの電気と磁気について程分からなかった授業はなかった。席の後ろの方でマンガなど書いて時間をつぶしていたがそれが今たたっている。
番組の説明をなぞっているだけで申し訳ないが、マックスウェルの発見の最大の功績は電気と磁気は同じものであり、さらに光も電磁気の一種だということだそうだ。
ホーキング博士は「これは科学の発見の中で最高の発見の一つだ」と激賞していたので、私もとりあえず同意して「さすがマックスウェルは天才だ」なんてスタンディング・オベーションをすることにした。
この電磁気力はミクロの世界を説明する理論だが、人体の身体がなぜ分解もせずにまとまっているかは分子や原子をこの電磁気力でひきつけているからだそうだ。

　この番組では時に思わぬ展開をするのだが、ここでデカルトが出てきて彼こそがマックスウェルが電磁気力を発見する前にそれに気づいた天才なのだという。
「われ思う、ゆえに我あり」というあの哲学的命題こそが電磁気力の説明なのだそうだ。
私などは「本当かい？」と眉唾になってしまったが、思うということは心の作用で、それは脳の内部の電流の流れによって起こるからだそうだ。
簡単に言えば電気がなければ心は存在しないのだから、電磁気力こそ人類が人類であることの存在証明になるという。

　若干無理筋の説明のように私には思われたが、ホーキング博士は数学者コンウェルの実に面白い実験でこれを説明していた。
コンウェルは巨大な升目を作り、その一つ一つが生命だと仮定した。そうしておいて３つの簡単なルールを設定して升目の生き死にをシュミレーションしたら、マス目が生物と同じように生き死にを始め、ナメクジのような一方方向への運動や自己複製するものまで現れた。
「心とは単純な規則で現れてくる電気的動きに過ぎない」という訳だ。

　この番組に出てきた最も愉快な天才学者はカルツァで、彼は理論こそすべてという信念のもと、水泳さえも机上で覚えてすぐさま水に飛び込んで泳いでしまったという。
カルツァの功績は重力と電磁気力が実は同じもので、アインシュタインの４次元の世界にもう一つの次元(５次元)を加えれば統一的な理論が構成できることを発見したことだそうだ。
５次元は通常の私たちの目には見えないが、素粒子の世界には存在しており、このミクロの世界の理論がマクロの世界の宇宙の理論と同じだという驚くべき発見だった。

　そしてなぜ素粒子の世界がそんなに大事かというと、宇宙の始まりは素粒子の微細な世界だったことがハップルにより確認されたからだ。
現在宇宙は膨張しているが、それでは宇宙が誕生した１３８億年前にさかのぼると徹底的に縮小し、芥子粒みたいな素粒子に収縮するからだ。
かくしてホーキング博士は言う。
「宇宙の誕生を知ることは素粒子を扱う電磁気学を知ることである」

　だが素粒子とは実に得体のしれないものだという。素粒子は確率的にしか捉えられないことを証明したのはファイマンだが、その素粒子は振動するエネルギーのひもから生まれるのだそうだ。
エネルギーと物質は同じものだからエネルギーから素粒子が生まれてもおかしくないが、これをM理論と言って現在物理学の最先端の理論なのだそうだ。

注)宇宙の始まりはエネルギーだけの世界でそこには物質が存在しなかったことは、「宇宙創成の謎　その１」で述べられていた。

　正直言って私が理解できるのは重力の世界だけで、あとは全くちんぷんかんぷんなのだが、何しろ尊敬するホーキング博士のご託宣だから、歯を食いしばってこのブログを記載した。

なお、コズミックフロントの記事は以下にまとめてあります。
http://yamazakijirounew.cocolog-nifty.com/blog/nhk_5/index.html

(25.11.20) コズミック・フロント ホーキング博士、宇宙創成の謎を解く

　私のように物理学や天文学の知識が皆無の者にとって、NHKが放送しているコズミック・フロントのブログ記事を書くことはかなり努力を必要とする。
本当はこうした番組はそっと無視していたいのだが、何しろホーキング博士が「宇宙創成の謎」を解き明かすというのだから見ないわけにはいかなくなった。
それにこの番組は素人にも分かるようにできるだけイメージを駆使しているので、とりあえずイメージングができるだけでもありがたいことだ。

　現在の宇宙は１３８億年前の火の玉の爆発、ビッグバンによって作られたといわれているが、さっぱり分からないのは「それでは、その前はどうだったの？」ということだ。
ホーキング博士の答えは「その前は存在しない。なぜなら時間が存在しないからだ」だった。
時間が存在しない世界をイメージングするのは実際はかなり難しい。

　天文学の過去を遡ると、始まりはギリシャ人のタレスでBC５８０年ごろに、日食の規則性に注目して次の日食の日にちを予測していたことから始まる。

　さらにBC３世紀にアリスタルコスが現れ、月食を観測して地球の影が月食を起こすことと、月の影が日食を起こすこと、そして地球は太陽の周りを公転していることを理解していた。
その後は長い中世の宗教の時代に天文学は神学に追いやられていたが、１７世紀にガリレオ・ガリレイが倍率２０倍の望遠鏡で木星を観測し、そこに４つの衛星があることを確認して、教会の唱える天動説に反対し地動説を打ち立てた。

　このあたりまでは私でも理解できるのだが、２０世紀の巨人アインシュタインになると知識が追いつかなくなる。
アインシュタインはエネルギーと質量の等価法則を発見し、それをE（エネルギー）＝ｍ（質量）×C(光の速さ）の二乗という式であらわした。

　私などはつい「だから何なの」と言ってしまいそうだが、この式は恐るべき内容を意味している。
これは、エネルギーと質量（物質）は同じものだといっているに等しい。
あるいはエネルギーを光速の二乗の値で割れば、物質になるとでも言うのだろうか。それとも物質は光速の二乗の値を掛けた値のエネルギーに変換するというのだろうか。
確かに原爆や水爆を見るとほんのちょっとした物質から莫大なエネルギーが放出されていることが分かる。

　そしてアインシュタインの等価法則を受けホーキング博士は「宇宙創成の謎」について次のように説明する。
宇宙は３つの素材でできている。エネルギーと物質と空間だ。そしてエネルギーと物質は同じものだから、実質的には宇宙はエネルギーと空間からなる。
エネルギーについてはイメージがわくが、この空間をイメージするのが難しい。
この宇宙はビックバンという大爆発で生まれたのだが、それ以前はエネルギーだけの世界で、ビッグバンによってはじめて物質と空間が生まれたという。

「いくらなんでもそんな変な話はないでしょう。なんで物質と空間が生まれるんですか」
ホーキング博士の説明によるとビッグバン以前はエネルギー平衡状態（プラス・マイナスゼロの状態）の中で、エネルギーが膨らんでは消える状態が発生していたという。

　そうした中でエネルギーが急速に集中する場所が現れ、そこでエネルギーが物質が変化してその隙間に空間が発生することになったという。この理論によると物質が現れてくればくるほど空間が広がり宇宙が広がることになる。
かくしてなぜ宇宙がエネルギーと物質と空間でできているかはこの理論によって説明できたのだそうだ。
なにか騙されたような説明だが、エネルギーが物質になるとエネルギーは光速の二乗の値の大きさで収縮するからエネルギーの隙間ができて、それを空間と呼ぶらしい。

　さらにホーキング博士の説明はビックバンと時間の関係まで及んでいたが、このあたりになるとブログ記事も書けない。
この当初の物質は押しつぶされていて、いわゆる巨大なブラックホールなのだが、ここでは無限に空間がまがっているので時間がゼロになるのだそうだ。そして時間がゼロということはそれ以前に進めないから宇宙の誕生は１３８億年前以上には進めないという。
さて、この説明で宇宙の誕生が理解できるのだろうか。
「ホーキング先生、難しすぎてわかりません」最後は匙を投げてしまった。

なおコズミック・フロント「太陽系の歩き方」木星、冥王星は以下参照
http://yamazakijirounew.cocolog-nifty.com/blog/nhk_5/index.html


　

(24.3.5) コズミックフロント 太陽系の歩き方 惑星の王 木星

　私のように天体音痴の者にとって、「木星は惑星の王」と言われてもまったくぴんと来なかった。
「惑星の王は地球じゃないのかい」

　木星が「惑星の王」と言われる理由はなによりその大きさにあって、太陽系の惑星をすべて飲み込んでもまだあまりがあるほど巨大で、地球の１０００個分の大きさなのだそうだ。
表面には大赤班と言う赤い巨大なハリケーンの渦巻きがあるが、この大きさは地球とほぼ同じ大きさだという。

注）天文学者のイメージは太陽系の中に、それを一回り小さくした木星系（衛星が６０あまり木星の周りを回っている）があるというイメージのようだ。

　もっとも木星は水素とヘリウムの星で地球のような地面はないという。
この木星を始めて詳細に観察したのはガリレオ・ガリレイで１６１０年のことだった。
そのときガリレオは望遠鏡で木星をのぞいていたのだが、木星の周りに４個の衛星を確認した。
衛星が木星の周りを回っていたのだが、この事実によって当時キリスト教会で言われていた「すべての天体は地球を中心に回っている」のは間違いだと気づいた。

  私はまったく記憶になかったがNASAは早くからこの木星の重要性に気づいており、１９７３年にパイオニア、１９７９年にボイジャー、１９８９年にガリレオという探査機を打ち上げている。
この中で最も活躍した探査機はガリレオで１９９５年から２００３年まで木星とその周りの衛星の探査をし続けた。

　その結果、木星のジェット気流は秒速１５０メートルという途轍もない早さであることや、大気中には稲妻が光り輝いていることや、サッカーボール大のヒョウが降り注いでいることが分かってきた。

　そして木星の最大の特徴は猛烈な重力と磁気だという。何でも引き寄せてしまい、また強烈な放射線を発していて通常の宇宙服レベルでは５分間も持たないほどの致死量の放射線なのだそうだ。
重力が途轍もなく大きいのでそばを通る彗星をほとんど捕まえて飲み込むので、おかげで地球は彗星の脅威から守られている。
「もし木星がなかったら地球は５０年に１回程度の割合で彗星の激突があるはずだ。木星は太陽系の掃除屋といえる」と研究者が説明していた。

　探査機ガリレオは降下器を持っていてこれを木星に向けて発射した。
木星の重力がとてつもなく大きいので降下器は加速されて弾道ミサイルのようになって木星に突っ込んでいったと言う。
最初は薄いすじ雲が見え、突然雲が切れると水が高温高圧で蒸発している状態になり、さらに奥には水素ガスが液状になり、さらに奥には水素が金属のような働きをしているという。

　「そういわれても、さっぱりわからん」と言うのが私の本音だ。
特に水素が金属のように振舞ってそれが強烈な磁場を形成していると言われてもまったくイメージがわかない。

　また天体学者が興奮していた理由に木星を回る衛星の存在があり、特にエウロパと言う衛星は氷と水の衛星なのだそうだ。
表面は数kmに及ぶ氷だが、内部には地球と同じような水が１００ｋｍ程度の深さで存在し、地底からは熱い熱湯が吹き出ていると言う。
何か北極や南極のようなイメージの地形で、地球でも深海の熱湯の噴出口に生命がいるように、エウロパにもその可能性があるという。

注）地球以外に生命がいるかどうかが天文学者の最大のテーマになっている。

　天体学者はこのエウロパに無人ロボットを送り込もうとしているが、このロボットは氷を溶かしながら海に到着して、そこに生命の存在があるかないかを確認するのだと言う。

　NASAは２０１１年にガリレオの後継機ジュノーを送り出したが、この探査機では木星の誕生の秘密をとくのが目的だそうだ。
実に熱心にアメリカは木星探査を続けているが、日本もソーラーセイルで動力を補給する探査機イカルスを２０２０年代に打ち上げると言う。
木星の衛星には生命の可能性があるので、アメリカも日本も本気だ。

　
　天文学者は木星を語るときは興奮してわれを忘れるらしい。
しかし天体音痴の私としては大いに探査をがんばってもらいたいと声援を送ることしかできない

なおコズミックフロントに関する記事は以下にまとめてあります。http://yamazakijirounew.cocolog-nifty.com/blog/nhk_5/index.html

(24.3.3) コズミックフロント 冥王星そして最果て

　私は日常宇宙のことについて考えることも興味を示すこともないのだが、たまたま見たNHKのコズミックフロントという番組に魅せられてしまった。
この番組はシリーズものになっていて、私が見たのは「太陽系の歩き方　冥王星　そして最果て」と言う番組である。

　しばらく前といっても２００６年のことだが、天文学者の会議で「冥王星は惑星でない」と結論付けられた。
「嘘だろう、何でだい？？？？」
当時私はそう思ったがすぐにこの冥王星の惑星落ちの話は忘れてしまった。
だから、なぜ冥王星が惑星でなくなったかの理由は知らなかった。

注）なお冥王星の英語名はプルートでこれは手塚治虫氏の漫画鉄腕アトムに出てくるロボットの名前にもなっている。

　今回番組を見て冥王星が非常に小さな天体であることを始めて知った。直径が２４００kmと言うから北海道から沖縄あたりまでの距離だ。ほとんど小惑星の規模だ。
そしてなぜ冥王星が惑星でなくなったこの理由は、その前年に冥王星より大きな天体が発見されたからである。
「なんということだ、冥王星より大きな天体がいくつもあり、同程度だったら無数ではないか・・・」天文学者が色めき立った。

　私はまったく知らなかったが太陽系の最果てにはこうした小さな小惑星や氷の塊が無数といっていいほど存在していると言う。
この無数の天体群をエッジワース・カイパーベルトというのだそうだ。
冥王星はこのカイパーベルトを形成している天体の中で比較的大きな小惑星に過ぎないことが分かって天文学者は惑星の定義を修正することにした。

　２００６年の会議で決まった惑星の定義は以下のとおりだった。
①　太陽の周りを回っている。
②　ほぼ球形をしている。
③　軌道上に他の天体が存在しない。

　この中で冥王星はいわば土星のリングのように無数の小惑星や氷が帯状に回っている天体のひとつに過ぎないので（したがって③の条件に抵触する）、惑星の定義から外れるのだそうだ。
「そうなのか、太陽系の最果ては実ににぎやかなんだ」納得した。

　通常はこうした小惑星や氷はエッジワース・カイパーベルトに沿って太陽の周りを回っているのだが、たまに軌道がそれて異なった軌道で太陽の周りを回りだすと彗星になるのだと言う。
そして彗星のあるものが地球にぶつかると大惨事が発生し、６５００万年前の恐竜の絶滅がその例だと多くの学者が考えていると言う。
「そうか、人類の歴史も恐竜のように何億年も続くかもしれないが最後は彗星の衝突で終わりを遂げるのか・・・・・・」宇宙のロマンを感じ感慨深かった。

　現在アメリカの探査機が冥王星に向かって飛行している。打ち上げは２００６年で探査機が冥王星に接近するのは２０１５年と言うから後数年後だ。
いままではこうした知識がなく興味もなかったが急にこの探査機のことが気になり始めた。
「がんばれ、おれに冥王星の姿を明確に見せてくれ」応援している。

　いままで分かっている冥王星の表面には窒素の雪が降り積もってそれが氷になっているのだそうだ。水が氷になるのは分かるが窒素も氷になるらしい。
そして望遠鏡で見ると明るい場所と暗い場所があるので、暗い場所は有機物の薄い膜ではないかと推定されている。

　こうして冥王星は惑星からエッジワース・カイパーベルトにある星屑になってしまったのだが、それには今まで冥王星を惑星と学んできた人が納まらなくなってデモを繰り返していた。
この動きにおされて天文学者は比較的大きな星屑を準惑星となずけて人々の気持ちを斟酌したのだが、太陽系の外側にそうした星屑が無数にあるとは本当に驚きだった。

　このシリーズを私は見過ごしてきたが再放送されるので、しばらく遠い宇宙の最果てに思いをはせることにした。