宇宙の距離に関して

質問

最近では、何億光年も離れた場所の星の観察などが可能になっているようですが、どのようにして光ですら何億年とかかるような距離にある遠い星の距離がつかめるのでしょうか。

少なくとも光を根拠とした考察では何億年とかかるのでは?

これは宇宙が常に膨張を続けていることによって説明されると聞いたことがあるのですが、そもそも宇宙が膨張してることなんかもどうしてわかるのでしょうか。

どちらの理論も根拠が相互依存しているように感じて、なぜそのようなことがいえるのかわかりません。

どなたかわかりやすめの解説をいただけないでしょうか。

回答No.2

sanori · ベストアンサー

こんにちは。

１．遠い星（遠い銀河）の距離を測る方法
２．星（銀河）が地球からどれだけの速さで遠ざかっているか／近づいているかを測る方法
の２つが必要ですね。

１については、これをご覧ください。（理科年表公式サイト）
http://www.rikanenpyo.jp/kaisetsu/tenmon/tenmon_018.html

近い星までの距離は年周視差で測れますが、遠い星の場合は、それができません。
しかし、どこの銀河にも共通して存在するような典型的なパターンの星がありますので、その明るさを測れば距離がわかります。
真の明るさは一定なので、遠いほど暗く見える。実に単純です。
距離がＡ光年だとわかれば、Ａ年前にその星はその場所にあったということがわかります。

２については、光のドップラー効果を利用します。
星が遠ざかると、星の光のスペクトルが、あたかも波長が延びたように見えます。
それを赤方偏移と言います。
この記事の右側のいちばん上の図を見ればわかります。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E8%B5%A4%E6%96%B9%E5%81%8F%E7%A7%BB

＞＞＞そもそも宇宙が膨張してることなんかもどうしてわかるのでしょうか。

たとえば、ある時点で、地球と星Ａ～Ｆがこういう位置関係だったとします。
□□□□□□□□□□□□Ｃ□Ｂ□Ａ□地□Ｄ□Ｅ□Ｆ□□□□□□□□□□□□
つまり、ＡとＤは地球から２の距離、ＢとＥは４の距離、ＣとＦは６の距離です。

そして、赤方偏移で遠ざかる速さが距離に比例することがわかったとします。
つまり、ＡとＤの速さに比べてＢとＥは２倍、ＣとＦは３倍です。
時間が経ってある時点を迎えると、ＡとＤは地球から４の距離、ＢとＥは８の距離、ＣとＦは１２の距離になります。
そのとき、位置関係は、
□□□□□□Ｃ□□□Ｂ□□□Ａ□□□地□□□Ｄ□□□Ｅ□□□Ｆ□□□□□□
となります。

違う書き方をしてみましょうか

０　□□□□□□□□□□□□□□□□□□□●□□□□□□□□□□□□□□□□□□
↓
１　□□□□□□□□□□□□□□□□★★★●★★★□□□□□□□□□□□□□□□□
↓
２　□□□□□□□□□□□□□★□★□★□●□★□★□★□□□□□□□□□□□□□
↓
３　□□□□□□□□□□★□□★□□★□□●□□★□□★□□★□□□□□□□□□□
↓
４　□□□□□□□★□□□★□□□★□□□●□□□★□□□★□□□★□□□□□□□
↓
５　□□□□★□□□□★□□□□★□□□□●□□□□★□□□□★□□□□★□□□□
↓
６　□★□□□□□★□□□□□★□□□□□●□□□□□★□□□□□★□□□□□★□

「膨張」しているように見えませんか？

お礼

ご回答ありがとうございました

記号などを用いて多く手間をおかけいただいたということで、こちら様をBAにさせていただきます

なるほど。天文学的な話はどこまでいっても疑問と不思議が絶えませんね
宇宙の外の世界のことや、宇宙の始まりのことなど、死ぬ前に明らかになってほしいものです。

ご回答ありがとうございました。

回答No.1

植松 一三（@jf2kgu）

赤方扁平を使います
簡単に言うと、
ドップラー効果で、音と同じように遠ざかっていく物質から、出た光は、波長が長くなっていきます
その赤方扁平を求めると、
遠ざかっていく光は距離と比例していきますので、それで求められます
どうやって遠ざかって居るとわかるかと言うと、光を分光するとある周波数の基線が≪確か基線だったともいます≫周波数が低い方に行っているとドップラー効果で、遠ざかっているとなり、周波数が高くなると、近づいていることになります
良い例が、救急車の音ですね近づいて来ると音が高くなって、離れて行くと音が低くあること感じたことないですか、あれが光でも起きます

お礼

ご回答ありがとうございます

よくわかりました
光の振動数は一定だったような気がしたのですが...私の記憶など当てにならないので納得です（笑）

そんなことを使って遠い星との距離関係を調査しているとは驚きです。

よる遅くにありがとうございました。