宇宙図の見方について

質問

添付の資料は、科学技術広報財団が発刊した「宇宙図2024」です。（URLからダウンロードし、拡大してご覧下さい。）この宇宙図の見方について、下記の事項について教えて下さい。
①このすり鉢型としずく形の図はビッグバンから現在までの１３８億年の宇宙の成長を表していますが、この図を逆さにした宇宙が下半分にも存在していると思います。この図は、地球を上にした上半分の描写であると思うのですが。
②グラフの横軸のスケールは宇宙の膨張によって長くなってしまうので、固有距離（膨張を考慮しない私たちの日常的な距離の概念）で表しているそうです。それでは、グラフの縦軸の時間軸のスケールはどうなるのでしょうか。空間膨張は相対性理論とは関係がないそうですから、私は時間軸については、調整は不必要なのではと思うのですが。（時間軸についての記述はありません。）
③銀河団JKCS041から放たれた光の軌跡を見ると、地球から離れて行く光と地球に向かう光では速度が違うかのように見えます。私の計算では、離れて行く光は、（330億光年―60億光年）／104億年＝約2.6Cとなり、近づく光は、60億光年／104億年＝約0.6Cとなります。「光速度不変の原理」は宇宙全体に適用されますので、この倍率は光速に対する空間の膨張率を表しているものと思うのですが。
以上の三点です。詳しい方のご教示をよろしくお願いいたします。

uchuzu2024_A3LowRes (tenpla.net)

回答No.3

Nakay702 · ベストアンサー

以下のとおりお答えします。

＞①このすり鉢型としずく形の図はビッグバンから現在までの１３８億年の宇宙の成長を表していますが、この図を逆さにした宇宙が下半分にも存在していると思います。この図は、地球を上にした上半分の描写であると思うのですが。
⇒下半分の図は、いわば「宇宙原理」の目線で描いた描像で、上半分の図は、いわば「人間原理」の目線で描いた描像だと思います。つまり、宇宙開闢前からそれに至るまでをありのまま（と考えられる）自然現象を表現したのが下半分の図で、その宇宙開闢から現在までの変化を人間目線で描出したのが上半分の図です。この２つの世界が、細くなったととろで繋がっています。

＞②グラフの横軸のスケールは宇宙の膨張によって長くなってしまうので、固有距離（膨張を考慮しない私たちの日常的な距離の概念）で表しているそうです。それでは、グラフの縦軸の時間軸のスケールはどうなるのでしょうか。空間膨張は相対性理論とは関係がないそうですから、私は時間軸については、調整は不必要なのではと思うのですが。（時間軸についての記述はありません。）
⇒「宇宙図」に限らず、一般に図表というものは、変化の少ない平坦部は粗い目盛りで、変化の激しい部分は細かな目盛りで描くのが普通ですよね。事象に焦点を合わせて言えば、安定部分は縮尺し、激変部分は拡大して描くわけです。くだんの「宇宙図2024」は、こういった作図法の基本を時空両面にわたって適用した結果だと思います。

＞③銀河団JKCS041から放たれた光の軌跡を見ると、地球から離れて行く光と地球に向かう光では速度が違うかのように見えます。私の計算では、離れて行く光は、（330億光年―60億光年）／104億年＝約2.6Cとなり、近づく光は、60億光年／104億年＝約0.6Cとなります。「光速度不変の原理」は宇宙全体に適用されますので、この倍率は光速に対する空間の膨張率を表しているものと思うのですが。
⇒おっしゃるように、「光速度不変の原理」が宇宙全体に適用されることは確かですが、その際勘違いしやすいことがあります。「光速より速いものはない」という場合、それは銀河や星や物体が《移動する速度》は光速を超えられないことを意味しています。
ところが、「膨張宇宙」の膨張速度は光速を超えています。それは、物が移動して膨らむのでなく、いわゆる宇宙の泡構造と言われる泡の内部、すなわち、《ボイドと呼ばれる部分が拡大することによる膨張》を言うのです。（ですから、蛇足ですが、如何に優秀な望遠鏡でも、光を頼りに観測する限り、どう頑張っても宇宙の果ては観測にかからないわけですね。）

お礼

どうもありがとうございました。参考にさせていただきます。

Powered by GRATICA

回答No.2

nagata2017

3のほうは　ここにアップした図ではなく　別の「光で考える」の図のほうに解説してあると思います。

回答No.1

nagata2017

1 下半分は無いと思います。
2この小さい面積に入れて解説するのですから　実際の　距離　時間の間隔でははいりきらなくなるので省略してあります。
3銀河団JKCS041から放たれた光の軌跡・・・この図からは読み取れませんでした。