１５０億年彼方の星

どこかで、「１５０億年彼方の、宇宙誕生当時の星の観測に成功した」という記事を見たのですが、一つ疑問があります。
宇宙は１５０億年前に、ビッグバンで生まれたと聞きました。その時は宇宙は一カ所に集中した状態だったとか。
しかし、１５０億年彼方の星から、１５０億年かけて光が地球に到達したとしたら、宇宙は誕生当時、既に１５０億光年の広さがあったことになります。
これは、どういうことなのでしょうか？

No.10 回答者： E-Dec 回答日時： 2007/02/11 02:15

No.3です。

多少、難しいお話も登場していますので、出来るだけかみ砕いて説明したいと思います。

＞ただ、rynさんのお答えと同様の疑問が湧いてしまいます。やはり、相対性理論や光速度不変の原理（←産まれて初めて聞いた言葉）がわからないと、理解できないのでしょうか？

まずは相対性理論も光速度不変の原理も忘れてください。
実はわたしの説明を100％信用すると別のところで矛盾が出てくるんです。
それを説明するためにはまた別の考え方を導入せねばならず、堂々巡りとなってしまいます。
極力分かり易く説明するために、一部正確でない表現があることを最初にご了承ください。

No.2さんへのお礼にある「月が遠ざかった場合」のお話です。
地球から月まで光で約１．３秒かかると言われています。ここでは仮に１秒としましょう。

正確に合わせた時計を月に持って行って、それを地球から望遠鏡で見たときには１秒遅れて見えることは
お分かりになるでしょうか。月から地球まで光で１秒かかるのでそれだけ遅れた表示が見えるはずです。

考え方を変えれば、１秒昔の月を見ているわけです。
肉眼は光を捉える器官です。見えているものがすべて現実とは限りません。
つまり、目は現実でなく地球に到達した光を見ているわけです。
ここまでを踏まえて以下を考えてみましょう。

＞例えば夜空に輝く月が、今突然秒速２９万キロで地球から遠ざかったとしましょう（すいません。寝不足なものでむちゃくちゃ言ってます）。月が遠ざかり始めた瞬間の光は、毎秒１万キロの速度で地球に向かい、３８秒後に地球に着きます。その光を観測したときに見える月の大きさは、元の大きさなのでしょうか？　それとも３８×３０万キロ彼方にある月の大きさなのでしょうか？

人間の目には到達した光が映し出すものが見えています。
つまり月が遠ざかり始めた瞬間が見えるのです。現実に今の月がどうなっているのかは問題ではありません。
実際に月が遥か彼方にあろうが、爆発してなくなっていようが、観測者には遠ざかり始めた瞬間の光を捉えます。

例えば、北極星。
北極星まで約430光年あると言われますが、今地上から見ているのは430年前の姿です。
もしかして今現在、北極星は跡形もなくなっているかもしれませんヨ。

ここまででご理解頂けたでしょうか…!?

この回答へのお礼

度々のご回答、ありがとうございます。
ここまでは、概ね理解できました。

お礼日時：2007/02/12 01:06

No.9 回答者： N64 回答日時： 2007/02/10 20:27

宇宙が誕生して４万年～30万年くらいで、宇宙の晴れ上がりがあったそうです。

このときにはじめて、宇宙が透明になり、光が直進できるようになったそうです。そのため、どんなに技術が進歩しても、宇宙の晴れ上がりより前の宇宙を、見ることはできないのだそうです。ところで、宇宙の晴れ上がりの時期には、もうすでに宇宙の大きさが、現在の宇宙にかなり近い大きさに成長していたそうです。そのため、今見える宇宙のどんな昔の天体も、私たちから、はるか遠くに見えるのではないでしょうか。そのうえ、宇宙は今でも、膨張し続けているのですから、なおさらでしょう。

参考URL：http://www.mlexp.com/lifesphere/chart01/chart01- …

この回答へのお礼

お答えいただきありがとうございます。
やはり、私としてはインフレーションモデルが一番解りやすいです（もちろん「理論が」ではなく「私の疑問の回答として」です）。

お礼日時：2007/02/11 01:56

No.8 回答者： tetsumyi 回答日時： 2007/02/09 09:32

宇宙が閉じているとすれば簡単なのですが。

光は閉じた空間を球の表面のように１周以上回って到着したことになります。
もちろん、それぞれの銀河は変化し運動しているのでどこの方向を見ても
私達の銀河系がすぐに確認できるはずはありません。
それにしても宇宙のごく初期の状態が現在とあまり変わらない銀河の集まり
ということは、私としては期待外れでした。
もっと違う形の宇宙を見ることができると期待していたのですが。

この回答へのお礼

とんでもない遅レスで、申し訳ありません。（仕事の都合で…）
お答えいただきありがとうございます。
？？？
申し訳ありませんが、もはや私の理解を超えます。「阿呆にものを言うように」というくらい、噛み砕いていってくださると助かります。

お礼日時：2007/02/11 01:32

No.7 回答者： N64 回答日時： 2007/02/09 07:40

私も、つい最近、同種の質問をして、いろいろ教えていただきました。

参考になればよいですが。（参考URL）

参考URL：http://oshiete1.goo.ne.jp/qa2687874.html

この回答へのお礼

とんでもない遅レスで、申し訳ありません。（仕事の都合で…）
お答えいただきありがとうございます。
参考URLを参照させて戴きましたが、かなりハードルが高いです。残念ながら、ついていけませんでした。
せっかく紹介していただいたのに、力不足で申し訳ありません。

お礼日時：2007/02/11 01:27

No.6 回答者： NAZ0001 回答日時： 2007/02/09 02:04

質問の意図ですが。

宇宙が誕生して150億年として。望遠鏡で誕生後1億年後(149億光年先)の天体を観測したとします。
宇宙が生まれて1億年の時、宇宙の半径は1億光年。この時の宇宙が149億光年先に広がっている、つまり地球を中心に半径149億光年の大きさに引き伸ばされているということは、149億光年先の天体はスケールで149倍に引き延ばされて見えるはず…。
ってことですよね。

私も同じ疑問を持っています。

宇宙の膨張で天体間の距離が広がるのは理解できますが。それはあくまで、銀河などは重力の束縛で大きさが変わらないからであって、空間そのものは、どこでも均一に膨張します。つまり、重力による束縛がなければ、銀河も膨張しています。また、これはあくまで時間の経過による物で、149億年前の天体間の距離は、149億年前のサイズです。
どうして大きく見えないのか、それとも大きく見えているのか…。
宇宙が膨張していると考えると、「遠くの銀河が小さく見える」というのは矛盾に…。

インフレーションは、このへんの話には関係ないです。

この回答へのお礼

とんでもない遅レスで、申し訳ありません。（仕事の都合で…）
お答えいただきありがとうございます。
どうも、考えれば考えるほど解らなくなりますね。同じ質問を友人にぶつけたとき、「仕様です」という答えが返ってきました。いっそそれで納得してしまおうか、とも思いましたが…ある意味、真理ですし。

お礼日時：2007/02/11 01:19

No.5 回答者： Scull 回答日時： 2007/02/09 00:20

まず現在では「単純なビッグバン宇宙モデルでは説明が付かなくなっている」という事は知っておいてください。

つまりあなたのような疑問を、これまでの単純なビッグバンでは説明できないんですね。

そこで考えられたのが「インフレーション宇宙モデル」です。どういう事かと言いますと、ビッグバン直後、光の生まれる前に宇宙は光速以上の膨張速度で急速に膨張した、と言う物です。その後、ある程度の大きさになってから膨張速度が下がり、現代のような膨張速度に落ち着いたというモデルです。

ただし！ビッグバンモデルにせよインフレーションモデルにせよ、「これが絶対正解と言う物ではない」ので注意してください。あくまでも「今のところ最も大勢の科学者が賛成している学説」でしかありません。その点をお忘れなく・・・。

この回答へのお礼

とんでもない遅レスで、申し訳ありません。（仕事の都合で…）
お答えいただきありがとうございます。
つまり、１５０億年前に、既に宇宙は少なくとも１５０億光年の大きさがあった可能性もある、ということでしょうか？　たとえ可能性の一つだとしても、そうであってくれたら、解りやすくて助かります。

お礼日時：2007/02/11 01:09

No.4 回答者： noname#26663 回答日時： 2007/02/08 18:53

宇宙誕生当時の星から地球を見ると

地球は光速で離れて行きます。

これは１５０億年同じです。
では、永久に光子が届かなくなります。

所が届くんです。
中間地点の空間の後退速度はC/２だからです。

１５０億光年の距離を泳いで来た訳ではなく、
泳いでも、泳いでも、逆流が激しく（空間が伸びちゃう）
ようやく今到着したのでしょう。

光子は理論的に泳ぎません。＾＿＾；

光速で後退していても、光子は届く（宇宙放射背景）
説明の一環として、

＞中間地点の空間の後退速度はC/２だからです。

これを、
駅伝選手が折り返す。（駅伝式光子伝達）

光速後退した地点からでも
＞光子が弾丸のように突き進む

と分かりやすく説明した過去もあります。

※光子が質量弾丸だとは言っている訳ではありません。＾＿＾；

光子弾丸論は
その後誰かが作成した大きな誤解です。

駅伝式。
弾丸式。
（更にランボーでしたぅ。＾＿＾；）

この回答へのお礼

とんでもない遅レスで、申し訳ありません。（仕事の都合で…）
お答えいただきありがとうございます。
……うーん、駅伝式、弾丸式。ハードルが高いです。Ｃ？　光の速さの事ですか？
できればサル以下でもわかるように書いていただければ助かります。

お礼日時：2007/02/11 01:03

No.3 回答者： E-Dec 回答日時： 2007/02/08 17:36

＞空間が広がることによって、光の到達が遅れる、ということですか？

ハイ、その通りです。

＞宇宙誕生当時の星々は、かなり密集した状態だったと思うのですが。

ハイ、ビッグバン理論では宇宙は非常に小さい点から始まったとされています。

＞その観測された星から、いずれ太陽系が誕生する地点までも、ずっと近かったと思うのです。

ハイ、その通りです。

＞仮に１億光年程度しか離れておらず、本来なら１億年で到達するはずだった光が、空間が広がることによって１５０億年かかった、ということですか？

ハイ、その通りです。

＞理解力が無くて、すみません。それとも、なにか根本的にかんちがいしてるのでしょうか？

本当は相対性理論や光速度不変の原理等もご説明出来れば良いのですが、ごくおおざっぱな説明をさせて頂きます。

ビッグバンにより、爆発的に宇宙は広がっています。
広がっているというのは、ある一点から見ればすべての天体が遠ざかって見えていると言うことです。
しかも遠い天体ほど速いスピードで遠ざかっています。ここまではご理解頂けるでしょうか。

遠ざかる天体から発せられた光は遅れるという点が重要です。
誤解を恐れずに説明すると、60km/hで遠ざかる車からこちらに100km/hのボールを投げれば、ボールの速度は40km/hになるということです。

30万km/sの速度を持つ光も29万km/sの速度で遠ざかる天体から発すれば、実質１万km/sの速度に換算されます。
これは光速度不変の原理から見れば非常に乱暴な考え方ですので注意してください。

おおよそのイメージはご理解頂けたでしょうか。

この回答へのお礼

とんでもない遅レスで、申し訳ありません。（仕事の都合で…）
お答えいただきありがとうございます。
ただ、rynさんのお答えと同様の疑問が湧いてしまいます。やはり、相対性理論や光速度不変の原理（←産まれて初めて聞いた言葉）がわからないと、理解できないのでしょうか？

お礼日時：2007/02/11 00:58

No.2 回答者： ryn 回答日時： 2007/02/08 17:34

A さんと B さんが 1m 離れて立っているとします．

そこで，A さんが B さんに向かってゆっくりボールを転がしました．
と同時に，2人は互いに後ずさりをして離れていきます．
ボールは B さんに向かって転がっているのですが，
B さんも後ずさりしているのでなかなか受け取れません．
やっとのことで B さんがボールを受け取ったときには
2人の間は 150m になってました．

という感じでどうですか？

この回答へのお礼

とんでもない遅レスで、申し訳ありません。（仕事の都合で…）
お答えいただきありがとうございます。
ついでに疑問なんですが、そのように遅れて到達した光の持つ情報は、どのようになるのでしょうか？　つまり、その光を観測したときに、どのように見えるか、ということです。
例えば夜空に輝く月が、今突然秒速２９万キロで地球から遠ざかったとしましょう（すいません。寝不足なものでむちゃくちゃ言ってます）。月が遠ざかり始めた瞬間の光は、毎秒１万キロの速度で地球に向かい、３８秒後に地球に着きます。その光を観測したときに見える月の大きさは、元の大きさなのでしょうか？　それとも３８×３０万キロ彼方にある月の大きさなのでしょうか？
阿呆なことを書いてすみません。本当に何もかもよくわかっていないもので…

お礼日時：2007/02/11 00:50

No.1 回答者： E-Dec 回答日時： 2007/02/08 16:20

誕生当時に１５０億光年の広さがあったのではなく、遠方の星同様、同時に(宇宙)空間も広がっているとお考えください。

この回答へのお礼

？？？
空間が広がることによって、光の到達が遅れる、ということですか？
宇宙誕生当時の星々は、かなり密集した状態だったと思うのですが。
その観測された星から、いずれ太陽系が誕生する地点までも、ずっと近かったと思うのです。
仮に１億光年程度しか離れておらず、本来なら１億年で到達するはずだった光が、空間が広がることによって１５０億年かかった、ということですか？
理解力が無くて、すみません。それとも、なにか根本的にかんちがいしてるのでしょうか？

お礼日時：2007/02/08 16:46