138億年前に素晴らしいことが起こりました。
宇宙のあらゆるものは、ビッグバンという無限に小さなエネルギー点として一瞬のうちに誕生しました。宇宙は絶えず膨張し、銀河は私たちから遠ざかっているため、この出来事が起こったことは私たちにもわかっています。過去を覗けば見るほど、それは小さくなっていきます。そうすることで、過去がかつては無限に小さかったに違いなく、始まりがあったに違いないことがわかります。
しかし、もちろん、すべてがどのように始まったかを知る人は誰もいませんでした。それはどうなっていたでしょうか？私たちは何を見て、何を感じたでしょうか？現在、オープンサイエンスリポジトリ ArXiv に投稿された研究は、いくつかの手がかりを提供するために、生まれたばかりの宇宙で利用できる光の量を調査しました。
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今、宇宙は暗くて冷たいように見えるかもしれませんが、周りにはたくさんの光があります。人間はこの一部を見ることができますが、目に見えない周波数の光もあります。たとえば、夜空は暗く見えますが、実際には人間の目には見えない光の周波数で輝いています。それでも、マイクロ波検出器を使用するとこの光を見ることができ、それは空間を満たす光であり、どこを見ても実質的に同じです。
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宇宙を満たす光は現在、宇宙を平均して絶対零度より 2.7 度高い、つまり -270 度まで温めるだけです。将来、宇宙がますます加速する速度で膨張し続けると、光は薄まり、宇宙天気予報は、気温が徐々に可能な限り低い温度である -273℃ に近づくと予測しています。
しかし、時計を遡ってみると、私たちははるかに暖かい気候からここに到着したことがわかります。過去、宇宙がより小さく、より圧縮されていたとき、空間を満たす光はより高い周波数とより高温に圧縮されました。
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ほとんどの人は、この冷却の背後にある物理学を経験したことがあります。消臭剤のスプレー缶を使用すると、ガスが膨張するにつれて冷たくなるため、冷たく感じます。これは、宇宙の光が膨張するにつれて起こったことと似ています。つまり、もし私たちがずっと最初から始めていたら、夜空は私たちが今見慣れているものとは大きく異なって見え、感じていたであろうことがわかるでしょう。
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…そして光がありました
ビッグバンでは、宇宙は光で満たされました。この出来事からほんの数秒で、宇宙は原子の100万兆倍以上小さくなりました。また、暑かったです。太陽の中心よりセプティリオン (1 の後にゼロが 24 個続きます) 倍もありました。
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この小さくて熱い始まりから、膨張と冷却が始まりました。この初期段階では、宇宙は非常に明るく、人間には見えない光の周波数でした。そこには星はなく、均一で形のない粒子のスープがあるだけでした。夜空に目を向けたとき、もし燃え尽きる前の瞬間にそのようなことが可能であったなら、あなたは光の強さによって即座に目が見えなくなっていたでしょう（可視周波数以外の光でさえ、私たちの目に害を及ぼす可能性があります）。
約 120 万年後に宇宙が人間の目に耐えられるようになるまでは、このような状況が続いたでしょう。この時点では、周りには原子がありました。それらはビッグバンから約 37 万年後に形成され始めました。これは長い時間のように思えるかもしれませんが、宇宙の年齢が約 140 億年であることを考えると、実際にはそうではありません。このとき、空はろうそくの色と温度で輝いていたでしょう（ろうそくの最も熱い部分は1,400℃です）。そのため、夜空の光で本を読むことはできたとしても、読んでいる間はまだ焼け焦げていたでしょう。
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電子レンジの中の夜空。この画像は、現在のマイクロ波空の COBE 衛星ビューを示しています。偽色で、銀河の周りの太陽の動きは補正されていません。
空は輝き、さらに 4.6 メートルの年月をかけてゆっくりと暗くなり、赤くなっていき、最終的に人間の目には黒くなったでしょう。まだ星がなかったので、夜空は一様に真っ暗だったことでしょう。しかし、それはまだ非常に熱く、人間の観察者なら誰でも非常に熱いオーブンのような熱で焼き付けられたでしょう。
宇宙が膨張を続けると、空は暗いままだっただろうが、気温はより耐えられるようになっていただろう。サウナとほぼ同じ温度が耐えられる温度になるには、宇宙が誕生して約1000万年になるまで、さらに430万年かかります。その後、おいしいお茶や温かいお風呂の温度に達するまでさらに 100 万年かかります。
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あと 500 万年は夏服を着ていられたかもしれませんが、ビッグバンから 1500 万年後あたりから少し寒くなり始め、ジャンパーが必要になります。氷点下温度（マイナスの数字）は約1600万年前に始まりました。約1億1000万年後、宇宙は液体窒素の温度まで冷えた。
しかし、この氷点下の気温と寒冷化が続く宇宙を何とか生き延びることができたなら、約150メートル後には夜空の様子が変わっていたはずだ。均一で形のない始まりから、物質は重力のせいで暗闇の中でゆっくりと固まっていきました。物質の塊の中にきらめきが現れ、少なくとも私たちが現在住んでいる場所のようないくつかの小さな部分では、光と暖かさが再び戻ったでしょう。このとき、最初の星が形成され始め、私たちのよく知っている夜空が誕生しました。
会話
Thomas Kitchening は、UCL の天体物理学の読者です。この記事はもともと The Conversation に掲載されたものです。
画像: Shutterstock/COBE 衛星
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