宇宙空間のモンスターたち：２（福江教授）

　米国が０１年に打ち上げた電波観測衛星は、宇宙の年齢を「１３７億歳」と測定しました。驚くべき成果ですが、一体、どうしてわかったのでしょうか。

　すべての物体は温度に応じた電磁波を出し、低温ほど波長が長くなります。表面が約６千度の太陽は黄色い光で輝いていますが、体温が約３７度の人間は赤外線を発し、暗闇でも赤外線モニターに引っかかります。

　宇宙空間では、波長１ミリ前後の電波が全方向からやってきています。これは宇宙が「ビッグバン」と呼ばれる大爆発で始まった際の余熱で、その温度は絶対温度で２．７３度（セ氏マイナス２７０．４２度）です。

　観測衛星は、余熱の「揺らぎ」を全天にわたって１０万分の１度の精度で測りました。楽器の大きさや材質を音波の形から推定するように、宇宙が高温ガス塊だった頃の「揺らぎ」の波形から、ビッグバンの規模や密度を割り出したのです。

　その結果、宇宙の年齢とともに、驚くべきナゾも浮かびました。

　「揺らぎ」から宇宙の組成を計算すると、我々が通常接している水素や炭素、鉄などの元素は、宇宙の全密度の４％しかありませんでした。残り９６％のうち、どうやら物質と呼べそうなのは２０％。残りの７６％は全く正体不明のエネルギーだというのです。

　元素以外の２０％の物質を「ダークマター」、残り７６％を「ダークエネルギー」と呼んでいます。その正体は、現在の科学では全くわかりません。まさに「宇宙最大のナゾ」なのです。

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　さて、近年相次いで完成した巨大望遠鏡と最新の観測装置は、宇宙の組成だけでなく、宇宙で最初の星や銀河が形成された時期の姿を追っています。遠くのものほど光が届くのに時間がかかるため、極限の遠くを見て宇宙の初期の姿をとらえようという計画です。

　日本がハワイ・マウナケア山頂に建設した口径８メートルの「すばる望遠鏡」は、世界で最も遠くの宇宙を観測できる望遠鏡です。国立天文台の研究グループは昨年９月、天体の遠さを示す赤方偏移（ｚ）＝（１）の数値が６．９６４の銀河を検出した、と発表しました。その値から算出した距離は１２９億光年で、宇宙誕生から８億年後。火の玉だった宇宙が冷えて、最初の星々が生まれ、それが集まって原始的な銀河ができ始めた時期の姿とされています。

　さらに遠くに、宇宙で最初に輝いた、本当の「一番星」が見えるはずです。

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　理論計算によれば、宇宙最初の星が誕生したのは、ビッグバンから２億〜数億年後。この時期の星は太陽の５００〜１０００倍もの質量を持ち、誕生からわずか１００万年で、宇宙最大の爆発現象であるＧＲＢを引き起こすとされています。

　人工衛星がＧＲＢを検出すると数十秒以内にインターネットで各国の観測機関に警報が流れ、電波や可視光で一斉観測するシステムが整ってきました。現在の観測の感度ではまだ少し無理ですが、宇宙で最初の星はいずれ本当に見つかると期待しています。

《記者から》

　「１５０億年前後」とあいまいな表現しかできなかった宇宙の年齢に、最近「１３７億歳」という明確な値が求められました。１０年前には信じられない進歩ですが、人間の体や日常世界をつくる元素は宇宙全体のたった４％で、他の部分はまだ全くわからないとは……。解明すればするほど、宇宙の謎は膨らむようです。

　◆キーワード

　（１）赤方偏移（ｚ）　救急車が通り過ぎるとサイレン音が急に低くなるように、遠ざかる天体からの光は波長が引き延ばされ、実際よりも赤く見える。ｚの値は光の波長の延び具合を示す数値で、例えば観測された波長が元の１．２倍になっていればｚ＝０．２。ｚ＝７だと、観測された光の波長は８倍にも延ばされ、赤外線になっている。