定常ていじょう宇宙うちゅう論ろん

定常ていじょう宇宙うちゅう論ろん（ていじょううちゅうろん、steady-state cosmology）とは、1948年ねんにフレッド・ホイル、トーマス・ゴールド、ヘルマン・ボンディらによって提唱ていしょうされた宇宙うちゅう論ろんのモデルであり、（宇宙うちゅうは膨張ぼうちょうしているが）無むからの物質ぶっしつの創そう生せいにより、任意にんいの空間くうかんの質量しつりょう（大雑把おおざっぱに言いえば宇宙うちゅう空間くうかんに分布ぶんぷする銀河ぎんがの数かず）は常つねに一定いっていに保たもたれ、宇宙うちゅうの基本きほん的てきな構造こうぞうは時間じかんによって変化へんかすることはない、とするものである。

2005年ねん現在げんざい、ビッグバン理論りろん（ビッグバン仮説かせつ）が有力ゆうりょくと考かんがえられることが多おおく、支持しじする多おおくの科学かがく者しゃらから「標準ひょうじゅん的てき宇宙うちゅう論ろんモデル」と呼よばれており、このような立場たちばからは定常ていじょう宇宙うちゅう論ろんは「非ひ標準ひょうじゅん的てき宇宙うちゅう論ろん (non-standard cosmology)」の一ひとつと見みなされている。

定常ていじょう宇宙うちゅう論ろんにおける宇宙うちゅう[編集へんしゅう]

定常ていじょう宇宙うちゅう論ろんは、一般いっぱん相対性理論そうたいせいりろんの下したでは静的せいてきな宇宙うちゅうは存在そんざいできないという理論りろん的てき計算けいさんや、宇宙うちゅうが膨張ぼうちょうしていることを示しめすエドウィン・ハッブルの観測かんそくを受うけて考かんがえ出だされた。定常ていじょう宇宙うちゅう論ろんでは、宇宙うちゅうは膨張ぼうちょうしているにもかかわらず時間じかんとともに変化へんかしないと主張しゅちょうする。この主張しゅちょうが成なり立たつためには、宇宙うちゅうの密度みつどを不変ふへんに保たもつために新あらたな物質ぶっしつが時間じかんとともに絶たえず生成せいせいされている必要ひつようがある。

この理論りろんで必要ひつような物質ぶっしつ生成せいせいの速度そくどは、1年間ねんかんに1km³あたりおよそ水素すいそ原子げんし1個いっこ程度ていどという非常ひじょうに小ちいさな割合わりあいで十分じゅうぶんなため、このような物質ぶっしつ生成せいせいが直接ちょくせつ観測かんそくされていないことはこの理論りろんの問題もんだいにはならない。新あらたに物質ぶっしつが生うまれるということからエネルギー保存ほぞんの法則ほうそくを破やぶってはいるものの、定常ていじょう宇宙うちゅう論ろんには多おおくの魅力みりょく的てきな特徴とくちょうがある。最もっとも特筆とくひつすべき性質せいしつは、この理論りろんでは宇宙うちゅうの始はじまりを必要ひつようとしない点てんである。

銀河ぎんがの生成せいせい[編集へんしゅう]

ビッグバン理論りろんでは、宇宙うちゅうの爆発ばくはつ的てきな膨張ぼうちょうに伴ともなって中性ちゅうせい水素すいそが大量たいりょうに生成せいせいし、それが現在げんざい見みられる銀河ぎんがを形成けいせいしたと説とくが、定常ていじょう宇宙うちゅう空間くうかんにおいては銀河ぎんがはどのように形成けいせいされるのか。

各かく銀河ぎんがは宇宙うちゅう空間くうかんの膨張ぼうちょうに伴ともなう動うごきと同時どうじに固有こゆう運動うんどうも行おこなっているが、その空間くうかんの中なかには希薄きはくな中性ちゅうせい水素すいそガスがあり、銀河ぎんがは船ふねが水面すいめんを行いくように水素すいそガスの中なかを運動うんどうしている。分わかりやすいように、銀河ぎんがが停止ていしして水素すいそが大おおきな流ながれとなって銀河ぎんが周辺しゅうへんを移動いどうしていると考かんがえてもよい。銀河ぎんがの横よこを流ながれる水素すいそは銀河ぎんがの引力いんりょくによって流りゅう路ろを曲まげられ、銀河ぎんがの後方こうほうに密度みつどの高たかい部分ぶぶんを形成けいせいする。質量しつりょうの大おおきな銀河ぎんがは引力いんりょくも強つよいので大おおきな質量しつりょうの水素すいそガスの塊かたまりができ、小ちいさな銀河ぎんがの場合ばあいは小しょう質量しつりょうのものになる。こうしてできた様々さまざまな質量しつりょうの水素すいそガスの塊かたまりが恒星こうせいを次々つぎつぎに生うみ、銀河ぎんがを形作かたちづくって、宇宙うちゅうは定常ていじょう的てきに維持いじされると考かんがえる。

定常ていじょう宇宙うちゅう論ろんの衰退すいたい[編集へんしゅう]

1950年代ねんだいから1960年代ねんだいにかけては定常ていじょう宇宙うちゅう論ろんを支持しじする研究けんきゅう者しゃは数多かずおおく存在そんざいしたが、1960年代ねんだい終おわりにはその数かずは目めに見みえて減少げんしょうした。これは、1965年ねんに発見はっけんされた宇宙うちゅう背景はいけい放射ほうしゃによる所ところが大おおきい。1960年代ねんだい終おわりになると、宇宙うちゅうは実際じっさいに時間じかんとともに変化へんかしているという考かんがえを支持しじすると見みられる観測かんそく結果けっかが得えられるようになり、定常ていじょう宇宙うちゅう論ろんには問題もんだいがあることが明あきらかになってきた。観測かんそくでは、クエーサーや電波でんぱ銀河ぎんがは距離きょりが遠とおい（赤あか方偏かたへん移うつりが大おおきく、また光速こうそくが有限ゆうげんゆえに遠とおさに応おうじた「過去かこ」の）宇宙うちゅうでしか見みつからず、近距離きんきょりの銀河ぎんがには見みられないものであった。ホルトン・アープは1960年代ねんだい以来いらい、これらの観測かんそくデータを別べつの視点してんから解釈かいしゃくし、クエーサーが我々われわれの近傍きんぼうにあるおとめ座ざ銀河ぎんが団だんと同どう程度ていどの近距離きんきょりに存在そんざいすることを示しめす観測かんそく的てき証拠しょうこもあると主張しゅちょうしているが、支持しじ者しゃはわずかである。

ほとんどの宇宙うちゅう論ろん研究けんきゅう者しゃは、ビッグバン理論りろんで予言よげんされる宇宙うちゅう背景はいけい放射ほうしゃが発見はっけんされたことによって定常ていじょう宇宙うちゅう論ろんは論駁ろんばくされたと考かんがえている。定常ていじょう宇宙うちゅう論ろんでは、この背景はいけい放射ほうしゃは太古たいこの昔むかしの恒星こうせいから放出ほうしゅつされた光ひかりが銀河ぎんが内ないの塵ちりによって散乱さんらんされたものであるとしている。しかし多おおくの宇宙うちゅう論ろん研究けんきゅう者しゃはこの説明せつめいには説得せっとく力りょくがないと受うけ止とめている。なぜなら、宇宙うちゅう背景はいけい放射ほうしゃは方向ほうこうによる強度きょうどの揺ゆらぎがほとんどなく非常ひじょうに滑なめらかで、点てん光源こうげんからこのような分布ぶんぷが作つくられることを説明せつめいするのは難むずかしいためである。また、散乱さんらん光こうに通常つうじょう見みられるはずの偏へん光こうのような特徴とくちょうが宇宙うちゅう背景はいけい放射ほうしゃには全まったく見みられない。それに加くわえて、宇宙うちゅう背景はいけい放射ほうしゃのスペクトルは理想りそう的てきな黒くろ体たい放射ほうしゃのスペクトルに非常ひじょうに近ちかく、異ことなる温度おんどや異ことなる赤あか方偏かたへん移うつりを持もつ塵ちりの塊かたまりの散乱さんらん光こうを重かさね合あわせてもこのようなスペクトルは到底とうてい作つくり出だせない。スティーブン・ワインバーグは1972年ねんの著書ちょしょで以下いかのように書かいている。

定常ていじょう宇宙うちゅうモデルは観測かんそくから得えられている光度こうど - 赤あか方偏かたへん移うつり関係かんけいや光源こうげんの計数けいすう観測かんそくと一致いっちしていないように見みえる。…ある意味いみでは、この不一致ふいっちこそが定常ていじょう宇宙うちゅうモデルの功績こうせきである。多おおくの宇宙うちゅう論ろんの中なかで定常ていじょうモデルは、我々われわれの自由じゆうになる限かぎられた観測かんそく的てき証拠しょうこのみによっても容易よういに反証はんしょうできるこのような明確めいかくな予言よげんをしているためである。定常ていじょう宇宙うちゅうモデルは非常ひじょうに魅力みりょく的てきであるため、多おおくの支持しじ者しゃ達たちが依然いぜんとして、観測かんそく技術ぎじゅつが改良かいりょうされれば定常ていじょうモデルに反はんする証拠しょうこは消きえ去さるだろうという望のぞみを持もち続つづけている。しかし、もしも宇宙うちゅうマイクロ波は背景はいけい放射ほうしゃが…本当ほんとうに黒くろ体たい放射ほうしゃであるならば、宇宙うちゅうが高温こうおん高密度こうみつどの初期しょき段階だんかいから進化しんかしてきたという考かんがえを疑うたがうことは難むずかしくなるだろう。

現在げんざいの定常ていじょう宇宙うちゅう論ろん[編集へんしゅう]

定常ていじょう宇宙うちゅう論ろんはその後ごに提唱ていしょうされた準じゅん定常ていじょう宇宙うちゅう論ろん (quasi-steady state cosmology) と呼よばれる別べつの宇宙うちゅう論ろんの基礎きそともなった。2005年ねん現在げんざい、ビッグバン理論りろんは宇宙うちゅうの起源きげんを記述きじゅつする最もっとも良よい近似きんじ理論りろんであると天文学てんもんがく者しゃの大半たいはんが考かんがえている。ほとんどの天体てんたい物理ぶつり学がくの出版しゅっぱん物ぶつではビッグバンは暗黙あんもくのうちに受うけ入いれられ、より完全かんぜんな理論りろんの基礎きそとして用もちいられている。一方いっぽうでそれと同時どうじに、1990年代ねんだい終おわりに宇宙うちゅうの加速かそく膨張ぼうちょうという予想よそう外がいの観測かんそく結果けっかが得えられた後のち、準じゅん定常ていじょう宇宙うちゅう論ろんを構築こうちくしようとする努力どりょくもいくつかなされている。この理論りろんではビッグバンは1回かいではなく、時間じかんとともに何なん度ども小規模しょうきぼなビッグバンが継続けいぞく的てきに起おこって物質ぶっしつを生成せいせいしているとしている。

参考さんこう文献ぶんけん[編集へんしゅう]

Fred Hoyle, Geoffrey Burbidge, and Jayant V. Narlikar, A Different Approach to Cosmology, Cambridge University Press, 2000, ISBN 0521662230
Simon Mitton, Conflict in the Cosmos: Fred Hoyle's Life in Science, Joseph Henry Press, 2005, ISBN 0309093139 or, Fred Hoyle: a life in science, Aurum Press, 2005, ISBN 1854109618
Steven Weinberg, Gravitation and Cosmology (Wiley, New York, 1972), pp. 495–464.

外部がいぶリンク[編集へんしゅう]