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by nanasan1029
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宇宙って一体どんなにおい? ☆

宇宙ってどんなにおいがするのだろうか?ピアースさんは「宇宙の香り」をこう表現しています。宇宙遊泳から帰ってきた宇宙飛行士は、ヘルメットを脱いだ後にする匂いを「焼けたステーキ」、「溶けた鉄」、「バイクにアーク溶接する時の匂い」と形容…【キーワード】:#宇宙, #宇宙の果て, #宇宙 謎, #宇宙 エレベーター, #宇宙飛行士, #宇宙飛行士なるには, #宇宙飛行士 給料, #宇宙飛行士 虫歯

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(source:nasa)

むむむ、かぐわしき宇宙のかほり...もちろん宇宙飛行士が真空の宇宙に鼻をつきだして匂いを嗅いだというわけではありませんが、船外活動から戻ってきた人たちは「とても印象的な匂い」を一緒に持ち帰ってるんだとか。また、今はもう亡きミール宇宙ステーションも独特の(そして芳しいとはいえない)匂いに満ちていたんだとか。詳細は以下より。
 
Omega IngredientsとMaverick Innovationsで科学者として働くスティーブ・ピアースさんは、「アンユージュアルな匂い」展をしたいというReg Vardyギャラリーのキュレーターに声をかけられました。ピアースさんはクレオパトラの匂いや、死刑された殺人者ジェシー・タフェロ(※)の最後の晩餐の匂い、ミール宇宙ステーションの匂いを再現したりといった仕事をすることになりました。ピアースさんは「宇宙の香り」をこう表現しています。

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宇宙遊泳から帰ってきた宇宙飛行士は、ヘルメットを脱いだ後にする匂いを「焼けたステーキ」、「溶けた鉄」、「バイクにアーク溶接する時の匂い」と形容します。

実はこれはどれも一貫性のある形容で、たまたまこうなっているわけではありません。私たちはこれを、宇宙から持ち込まれた粒子の高エネルギー振動が空気と混ざってできた匂いだと結論づけました。

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その一方でミール宇宙ステーションはまた別の独特な臭がするそうです。ミールの空気/水リサイクルシステムがデザインされた際、デザイナーたちはステーション滞在者たちが「ウォッカ」を飲むであろうことを考慮に入れなかったんだとか。

ウォッカの影響を受けた呼気や汗がリサイクルシステムのフィルターに影響を与え、アセトン、アセトアルデヒド、その他諸々のよろしくないニオイのもとがステーション内に存在する状態になってしまったそうです。ピアースさんによれば「汗ばんだ足とムッとするような体臭が混ざった匂いに、マニキュア落としとガソリンを混ぜれば近い匂いに」なるとのこと。あんまり嗅いでみたくないかも。

NASAはこれらの匂いを宇宙飛行士トレーニングプログラムに使おうとしているようです。今頃この『ポータル2』宇宙コアもそんな臭いを嗅いでるんでしょうかねー。

警官2人を射殺し、電気椅子送りになった。


Scent of Space Being Recreated by Chemist [Discovery Space via The Atlantic via Nerdcore via io9](abcxyz)(excite2012.7.28)


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a0028694_9205259.gif宇宙の大きさ・年齢

●大きさ

宇宙の大きさについて言えば、まだ分かっていないことが多い。ただし、 (人類に分かっている範囲だけに限っても)宇宙はとてつもなく大きい。地球から理論上観測可能な領域(これを「観測可能な宇宙」と呼んでいる)が半径約460億光年の球状の範囲である(光年は距離の単位である)。(大きさが直接の観測によって正確に分かっているわけではない。)

宇宙の大きさをそこに含まれるものとの比較によって感じてもらうために挙げると、典型的な銀河の直径でもわずか30,000光年にすぎない。隣どうしの銀河の間の典型的な距離はわずか300万光年にすぎない。

例えば、我々人類が属している天の川銀河(銀河系。つまり地球から見て夜空に天の川として見えている銀河)はざっと100,000光年の直径であり、我々の銀河に最も近い銀河のアンドロメダ銀河は、およそ250万光年離れている。「観測可能な宇宙」の範囲内に(範囲内だけでも)おそらく1000億個((1011個)の銀河が存在している 。

《地球上から見ることができる宇宙の大きさ》とは、我々人間が物理的に観測可能な宇宙の時空の最大範囲を指す表現である。宇宙は膨張し続けているため、宇宙の大きさを表現するにはいくつかの単位がある。(距離測度(en:distance measures (cosmology))も参照のこと) 「光を含む電磁波により人類が地球から観測可能な宇宙の果て」と言うと、我々が観測できる光のなかでも、最も古い時代に光が放たれた空間のことを指している。

この空間から光が放たれたとき、つまり約137億年前(宇宙の晴れ上がり直後)、この空間(=観測可能な宇宙の果て)は地球がある位置から(地球を中心とする全方向に宇宙論的固有距離において)約4200万光年離れたところにあった。そして当時この空間は、地球の位置から、光の約60倍の速度で遠ざかっていた、とされる。

この空間までの現在の距離である共動距離 (Comoving distance) は、約465億光年と推定されている。宇宙の晴れ上がりの直後から約137億年の間に、宇宙は約1100倍程度に膨張したと考えられている。

この空間は現在、光速の約3.5倍の速度で地球から遠ざかっており、かつ宇宙が生まれてから現在に至るまで(その膨張速度は)常に超光速を保っている。つまり現在我々が電磁波によって観測できる天体の中には、その天体が生まれてから現在に至るまで常に超光速の後退速度となるものが存在する。

「天体から放たれた光が地球にたどり着くまでの時間に光速をかけたもの」は《光行距離》 (Light travel distance) と呼ばれている。これは光が地球に届くまでの間に、光の旅した道のりを表す。光行距離では、電磁波により観測される宇宙の果てから地球までの光の旅した道のりは約137億光年と推定されている。

これは光速に宇宙の年齢をかけたものだが、この値は先に述べた2つの距離(465億光年、4200万光年)と値が異なっている。なぜならば、光が地球に届く間に宇宙が膨張し、そのため光の道のりが延び、また光を放った空間が遠ざかるからである。つまり光行距離はある時刻における空間上の2点間の距離を指し示すものではない。天文学では光行距離を天体までの距離とみなすことが多いが、それは現在の天体までの距離や、天体が光を放ったときの天体までの距離を示すものではない。それはあくまで、我々に届く光が旅した道のりである。

まとめると、現在我々が観測することができる最も古い時代に放たれた光は、約137億年前に約4200万光年離れた空間から放たれた光である。そしてその(光源がある)空間は、現在465億光年かなたにあり、光は137億年かけて137億光年の道のりを旅してきた、ということである。

わずか4200万光年の距離を光が進むのに137億年もの時間を費やしたのは宇宙の膨張が地球への接近を阻んだためである。(これは、流れの速い川を上流へ向かう船がなかなか前に進めないことと似ている。宇宙空間の膨張は一般相対性理論より導かれる。よって電磁波の媒質である空間の膨張により地球を基点としたときの、地球から離れた場所にある光の速度が変化しても特殊相対性理論における「光速度不変の法則」とは矛盾しない。)

我々の観測可能な領域を超える宇宙は、共動距離的な意味の場合、インフレーション理論に基づき、より広大であろうと予想されているが、いまだその大きさが有限なのか無限なのかすらわかっていない。[要出典]宇宙の大きさは、誕生から現在までの膨張速度にもよるが、レオナルド・サスキンドはインフレーション直後の宇宙の大きさは有限ながらも、光年という非常に大きな値を解の1つに得ている。宇宙の大きさが有限の場合、空間は閉じており、直進すれば宇宙を1周することになる。無限であるとすれば永久に元の場所に戻ることはないが、十分遠方に至れば地球周辺と偶然原子配置が同一の領域が存在することになる。実質宇宙を周回したことと同じ効果があり、無限宇宙は矛盾する。

光行距離的な意味では、137億光年以上の距離では宇宙の晴れ上がり以前となるため光が直進できず、地球への旅ができない。つまりそのような距離そのものが存在しないことになる。


● 年齢

宇宙の年齢は、現段階での最も緻密な推定、宇宙マイクロ波背景放射の観測値を根拠に計算したもの、によると「13.73±0.12 billion years old」つまり137.3億歳±1.2億歳、とされている 。この値は、他の放射年代測定を根拠に計算された110–200億歳や130–150億歳とする大雑把な推定値とも合致している(矛盾していない)。


a0028694_9205259.gif宇宙の膨張

現在、宇宙は膨張をしている、と見なされている。だが、20世紀初頭、人々は宇宙は静的で定常であると見なしていた。

1915年にアルベルト・アインシュタインが一般相対性理論を発表し、そこにはエネルギーと時空の曲率の間の関係を記述する重力場方程式(アインシュタイン方程式)があった。これを受けて、「宇宙は一様・等方である」とする宇宙原理を満たすようなアインシュタイン方程式の解が、アインシュタイン自身やウィレム・ド・ジッター、アレクサンドル・フリードマン、ジョルジュ・ルメートルらによって導かれたが、これらの解はいずれも、時間とともに宇宙が膨張または収縮することを示していた。

当初、アインシュタインは宇宙は定常であると考えていたため、自分が見つけた解に定数(宇宙定数)を加えることで宇宙が定常になるように式に手直しを加えた。だが後にこの考え方を撤回した。

1929年にエドウィン・ハッブルが遠方の銀河の後退速度を観測し、距離が遠い銀河ほど大きな速度で地球から遠ざかっていることを発見した(ハッブルの法則)。つまり、ハッブルによって実際に宇宙の膨張が観測され、それにより《膨張する宇宙》という概念が定着したのである。

膨張の中心

無数の銀河がほぼ一様に分布していて、その距離に比例した速度で遠ざかっているように見えるが、これはわれわれ太陽系が宇宙の中心だからではなく、たとえいずれの銀河から見たとしても、これと同様に見える、という。

それは、すべての天体を含む宇宙全体が膨張しているからである、と考えられている(膨張宇宙論)。「宇宙原理を採用すれば、宇宙には果てがない」と言う。よってこれを信じれば、宇宙膨張の中心は存在しない。銀河の後退速度が光速に等しくなる距離は、宇宙論的固有距離において地球から約137億光年のところとなる。

宇宙年齢に光速をかけた距離とこの距離が近似するのは偶然である}。ここまでの距離はハッブル距離、あるいはハッブル半径と呼ばれるが、これは宇宙の地平面(宇宙の事象の地平面、あるいは粒子的地平面)ではない。光速を超えて遠ざかる天体は赤方偏移Z=1.7程度の天体と考えられるが、この値を超える天体はすでに1000個程度観測されている。


a0028694_9205259.gif宇宙の誕生

現在支持者が最も多いビッグバン理論(ビッグバン仮説)では、宇宙の始まりはビッグバンと呼ばれる大爆発であったとされている。

ハッブルの法則によると、地球から遠ざかる天体の速さは地球からの距離に比例している。そのため、逆に時間を遡れば、過去のある時点ではすべての天体は1点に集まっていた、つまり宇宙全体が非常に小さく高温・高密度の状態にあった、と推定される。

このような初期宇宙のモデルは「ビッグバン・モデル」と呼ばれ、1940年代にジョージ・ガモフによって提唱された。

その後、1965年にアーノ・ペンジアスとロバート・W・ウィルソンによって、宇宙のあらゆる方角から絶対温度3度の黒体放射に相当するマイクロ波が放射されていることが発見された(宇宙背景放射)。これは、宇宙初期の高温な時代に放たれた熱放射の名残であると考えられ、ビッグバン・モデルの正しさを裏付ける証拠であるとされている。

しかしその後、宇宙の地平線問題や平坦性問題といった、初期の単純なビッグバン理論では説明できない問題が出てきたため、これらを解決する理論として1980年代にインフレーション理論が提唱され、ビッグバン以前に急激な膨張(インフレーション)が起こった、とされるようになった。

場の量子論によれば、発生初期の宇宙は真空のエネルギーに満ちており、それが斥力となり宇宙膨張の原動力になったとされる。

最近の話では、宇宙ができる前は<真空エネルギー>に満ちていて、そこで少しの揺らぎが起き宇宙ができた。 それに宇宙はビッグバンでできたものではなく、ビッグバンの10の30乗分の1[いつ?]には宇宙ができていて、ビッグバンとは真空の相転移が引き起こされ発生した潜熱に満ちているのことであり、その時の温度は1兆Kを超えた。その後何10万年もかけ宇宙の温度が下がり、今は 2 K である。


a0028694_9205259.gif宇宙の死

膨張する宇宙がこの先どのような運命をたどるかは、アインシュタイン方程式の解である宇宙モデルによって異なる。

一般に、一様等方という宇宙原理を満たすような宇宙の形には、空間の曲率が0の平坦な宇宙、曲率が正の閉じた宇宙、曲率が負の開いた宇宙の3通りが可能である。

平坦な宇宙か開いた宇宙であれば宇宙は永遠に膨張を続ける。閉じた宇宙であればある時点で膨張が収縮に転じ、やがて大きさ0につぶれる(ビッグクランチ)。

2005年時点での最新の観測結果によれば、宇宙は平坦な時空であり、このまま引き続き広がり続け、止まることはないと考えられている。

宇宙の年齢・大きさの項目とも関連するが、平坦な宇宙や開いた宇宙の体積は無限大であり、このような宇宙では宇宙誕生当初から体積は無限大である。これは、宇宙が素粒子よりも小さな大きさから膨張を始めたというビッグバン宇宙論やインフレーション宇宙論と相容れない点である。

無限から無限への膨張は矛盾しないが有限から無限への膨張には少なくとも1度は無限大の膨張速度が必要でありインフレーション宇宙論においても説明できない。ただし「開いた宇宙」は現在有限(で閉じた)宇宙だが永久に膨張を続けるという意味で時空的に無限という意味合いで使われることもある。この場合は膨張速度無限大の問題は生じない。

宇宙が平坦であり永遠に膨張を続けるということは、最終的に宇宙は絶対零度に向かって永遠に冷却し続けることを意味する(現在は 3 K、約 −270 °C だといわれている)。宇宙の終末に関するより詳細な議論については、宇宙の終焉を参照。


a0028694_9205259.gif宇宙の歴史

詳細は「宇宙の年表」を参照


a0028694_9205259.gif宇宙の階層構造

地球は惑星のひとつであり、いくつかの惑星が太陽の周りを回っている。太陽とその周りを回る惑星、その周りを回る衛星、そして準惑星、小惑星や彗星が太陽系を構成している。

光の速さは、1秒間に地球を7周半回るほどの速さであるが、太陽からの光は地球到達までにおおよそ500秒の時間がかかっている。冥王星到達には5時間半を要する。

太陽のように自ら光っている星を恒星という。恒星が集まって星団を形成し、恒星や星団が集まって銀河を形成している。銀河に含まれる恒星の数は、小さい銀河で1000万程度、巨大な銀河では100兆個に達するものもあると見られている。

銀河は単独で存在することもあるし、集団で存在することもある。銀河の集団は、銀河群、銀河団と呼ばれ、銀河団や超銀河団の分布が網の目状の宇宙の大規模構造を形成している。網の目の間の空間には銀河がほとんど存在せず、超空洞(ボイド)と呼ばれている。

我々の住む銀河は、銀河系あるいは天の川銀河と呼ばれ、2000億~4000億個の恒星が存在している。天の川銀河は直径10万光年ほどの大きさで、地球から見ると文字通り天の川となって見える。星座を形づくるような明るい星は地球の近傍にある星であり、ほとんどは数光年から千数百光年ほどの距離にある。

天の川銀河の所属する銀河群は局部銀河群と呼ばれ、局部銀河群はおとめ座超銀河団の一員である。

地球から観測可能な範囲(光が届く範囲)には、少なくとも1700億個の銀河が存在すると考えられている。
(wikipedia)


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by nanasan1029 | 2012-10-01 13:25 | 宇宙の写真・記事