宇宙は138億年前に誕生し、膨張を続け、やがて収縮し、終焉するのか?


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太陽系は46億年前に生まれ、54億年後には太陽が膨張し、地球は消えて、太陽は数兆年後には消滅するだろう。我々の知る宇宙は138億年前に誕生し、その宇宙宇宙も1012 年後にはブラックホールに崩壊し、蒸散する説が有力だが、本当のところは判らない。
しかし我々の知る宇宙だけが宇宙ではないだろう。
判っていることは、まだまだほんの一片の世界しか知らないことだろう。
宇宙の時間と比べ、人の人生は一瞬の夢の間かもしれない。綿々と続く悠久な世界を、人間の頭と目で判る範囲でも、垣間見たい。

悠久の世界:地球の生誕、太陽系惑星の歴史、宇宙の生誕その行く末を選ぶ
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宇宙の姿 生と死

宇宙で銀河の誕生(イメージ画)


ハッブル望遠鏡で捉えた新しい銀河


ハッブル望遠鏡で捉えた星の最終段階、散乱したガスと星屑が見える。







ビッグバンから素粒子ー恒星ー銀河ー太陽系惑星―地球の誕生 大きい画像を見る



宇宙はいずれ終焉するのだろうか? 又再生するのだろうか?

宇宙(左)は膨張から収縮に向かい、ビッグクランチを経て、超高密度特異点から再びビッグバン(中央)を迎えて、再び膨張する宇宙(右)を創造し、自立的なサイクルを繰り返すのだろうか?





プロローグ:  ビッグバンからブラックホールに崩壊する宇宙





宇宙の歴史;時間の夜明けービッグバン ー瞬間の変動-ーインフレーション38万年後ーー137億後の年現在




ビッグバン理論:

  • 「この宇宙には始まりがあって、爆発のように膨張して現在のようになった。」という説
  • 同説は、宇宙の最初期の超高温度・超高密度の状態を想定ー高密度特異点
  • 狭義では宇宙の膨張が始まった時点を指す
  • 一般モデルでは、宇宙は時間と空間の区別がつかない一種の「無」の状態から忽然と誕生し、爆発的に膨張してきた、とされる。

ビッグバンのシナリオ:
ビッグバンインフレーション(膨張)膨張終わるプロトン(陽子)の形成重水素・ヘリウムの形成星の誕生銀河の誕生星の誕生のピーク現在

その後はどうなる?:
宇宙はおよそ138億年前に誕生した。宇宙の膨張が続けば、熱的死と呼ばれる状態になる。 1012年という宇宙時間後、現存する恒星は燃え尽き宇宙は暗くなる。 熱的死以降の時代は銀河は、ブラックホールに崩壊し、またブラック・ホールはホーキング放射を通じて蒸散する。







現在から未来、宇宙の消滅、イメージ画像



宇宙の終焉、イメージ図










宇宙の歴史【初めに】
まるで何もない無から一瞬の間に、磁力も重力もない世界で、粒子(クオーク)が誕生し、陽子、中性子と合成し、原子核を作り質量のある原子がうまれる。それがやがて、星や銀河を生成し膨張を続ける。まるで合理的に決まったルールがある様に、無駄なく変移し、大きくなり、ついにはその重さのあまりに終焉に向かう。
蒸散した質量のある物質は、元のクオークや粒子になり元素を形成し原子から物質を作るビッグバンを繰り返すのだろうか?




宇宙の時間表

 大画面をみる。

ビッグバン仮説によれば、ビッグバンにより始まったエネルギーは、やがて素粒子を生み出し、素粒子が結合して原子となる。宇宙初期には水素やヘリウムといった最も軽い元素が作られたと考えられている。これらの軽元素からなる雲は重力の影響により原始星を通じて恒星となる。より重い鉄や珪素、我々の体を構成する炭素や窒素などの元素は恒星内部での核融合反応で生成し、超新星爆発により恒星間空間にばらまかれた。また、鉄より重い元素は超新星爆発時に生成したと考えられている。
恒星やその塵が小銀河を作り、大銀河が生まれ、太陽系惑星が48億年前に生まれる。宇宙は膨張を続け現在に至る。







宇宙歴史;時代と出来事 コンサイス版




宇宙の歴史:時代と主な出来事:
ビッグバン-プランク時代-大統一時代-弱電時代-素粒子の時代-元素合成の時代-原子の時代-恒星の時代-銀河の時代-太陽系の誕生-現在(138億年後)

 大画面を見る。






宇宙の誕生から、物質の形成の推移:
ビッグバン--クオークグルーオンのプラズマ---陽子と中性子の生成---核の生成---原子の生成---星の形成---地球の形成
 大画面を見る



原子を形成する過程説明

クオークから原子の形成メカニズム1;クオークから陽子と中性子が生成され、陽子と中性子が核を形成し、原子の原子核になる。




原子の形成メカニズム;クオークとクオークグルーオンからなる陽子が原子核となり原子を形成する。








宇宙の歴史・年代と経過説明

   

宇宙期
年代
宇宙の誕生、経過、未来 宇宙・形状
約138億年前 最初期宇宙
宇宙の誕生
宇宙の始まりはビッグバンの大爆発

宇宙は、現在科学者の作る加速器で再現できるよりも高い高エネルギーの素粒子からなる高温の状態であり、一瞬の一瞬の時間だったとされている。大部分は憶測の域を出ていない。


ビッグバン:
ビッグバン理論では、宇宙は極端な高温高密度の状態で生まれたとされる。
宇宙の初期には全ての物質とエネルギーが一カ所に集まる高温度・高密度状態(重力的特異点)にあったことになる。この初期状態、またはこの状態からの爆発的膨張をビッグバンという。

その後、空間自体が時間の経過とともに膨張し、銀河はそれに乗って互いに離れていく。

ビッグバン

ビッグバンは、宇宙エネルギーから物質 (水素ヘリウム ガス)作成されたこと仮定して展開する
宇宙誕生から10-43 プランク時代
(Planck era)


プランク時代;ビッグバンの直後の瞬時、Planck 時間以前の宇宙は,4つの力が統一された量子重力(quantum gravity)の世界であるが,何も分かっておらず.まだ解明されていない部分が多い。



4つの力;電磁相互作用、弱い相互作用、強い相互作用、重力相互作用のうち、Planck 時間の頃,4つの力から重力が分離したと考えられる.


この時期に4つの基本相互作用—電磁相互作用、弱い相互作用、強い相互作用、重力相互作用—は、分離しておらず統一の相互作用が行われる。


4つの基本相互作用の流れ:プランク時代は、分離しておらず統一の相互作用である。
宇宙誕生から10-43から10-36秒後 大統一時代
(GUT era)


大統一時代(GUT)基礎的素粒子が生成



大統一時代(GUT era);プランク時代の統一相互力(TOE)は、重力と基本相互作用(GUT)とに分離する。更にGUTは、強い力と弱電力に分離する。

プランク時代から宇宙の膨張と冷却がはじまり、重力相互作用と基本相互作用は分離する。電弱相互作用と強い相互作用に分離することにより終了する。この終了はインフレーションと同時期である。いくつかの理論は大統一時代に磁気単極子が生成されるとしている。


      
磁気単極子が生成;磁気単極子    実験で再現


宇宙誕生から10-36から10-32秒後 インフレーション時代


一様等方向に急速に拡大するインフレーション段階に突入する。光子のエネルギーはクォークとハイペロンとなるが、それらの粒子はすぐに崩壊する。





クオーク;
ハドロンである陽子は、2つのアップ (u) と1つのダウン (d) による3つのクォークからなる。


ハイペロン
宇宙誕生から10-36から10-12秒後 電弱時代
(Electroweak ara)

宇宙が急激に膨張するインフレーションが終わる頃,宇宙のエネルギーのほとんどはフォトン(光子)として存在した。一方,物質粒子は,エネルギー密度が極めて高いため、安定な粒子に結合することができず,クォークと反クォークとして存在した。この他にも,ニュートリノや電子などのレプトンも存在した。



この時代の宇宙の温度は1028ケルビンと冷たく、強い相互作用と電弱相互作用は分離している。この電弱時代は、インフレーションにより粒子が引き離され、粒子の相互作用は活発であり、ウィークボソン、ヒッグス粒子といった大量のエキゾチック粒子が生成される。


w:ウイークボソン;ニュートロン(中性子)がプロトン(陽子)に移行するときに、電子(e)とニュートリノ(v)を発生し、この過程でウイークボソン(w)が発生する。


エキゾテイック粒子;ウイークポゾン、ヒッグス粒子、ニュートリノ、ダーク物質等
10-11 再加熱時代
バリオン生成
(Baryongenesis)



素粒子の時代



再加熱時代で膨張は止まり、潜在エネルギーは熱く、相対的にクォークグルーオンプラズマな粒子に変換される。この時代では、宇宙はクォーク、電子、ニュートリノが支配し、放射優勢である。
クォークはもはや単独では存在できなくなり,陽子や中性子(及び,他のバリオン)を構成する.しかし,温度がまだ十分高いため,陽子や中性子は原子核を構成することはできない。
宇宙において、反物質よりバリオンの方が多く生成される。(理由には不明)


電子、陽子、ニュートリノ:反電子、陽子、ニュートリノ



バリオン;3つのクオークから構成される。


バイロン;基本的に3つのクオークから成りもっとも知られているのは陽子(プロトン)と中性子(ニュートロン)。



バリオン(アニメ)




クオーク、バリオン、重陽子、中間子





プロトン(陽子)の中のクオーク;
クオークは素粒子の複合体で6種類ある。図のdはダウンクオーク、uはアップクオークを示す。u(2ケ)のクオークはプロトンと略同一のスピンをするがdのクオークは別方向のスピンをする。




ハドロンガス(内部にクオーク):泡はハドロン、棒はアイソスピンを示す。


クオークグルーオンプラズマ;高温、高圧の中で自由に移動
初期宇宙
宇宙マイクロウエーブ背景
初期宇宙 初期宇宙:




【宇宙の形成
 概要】
はじめに陽子、電子、中性子そして原子核、原子が生成された。
中性水素の生成にともない、宇宙マイクロ波背景が放射され、最初の恒星と、銀河、超銀河団が形成された



宇宙のインフレーションの後、宇宙はクォークグルーオンプラズマ(高温・高密度状態で存在すると予想されるクォークおよびグルーオンからなるプラズマ状態)で満たされる。



圧力と高温でクォークグルーオンプラズマが形成される。
宇宙誕生から10-12から10-6秒後 クォーク時代:
ヒッグス粒子は真空期待値を獲得し、あらゆる粒子はヒッグス機構により質量を獲得



元素合成の時代:
原子核(水素とヘリウム)がつくられる。
宇宙の温度が109 K くらいまで下がると,陽子と中性子が融合して重陽子D が生成されるようになる。


プロトンの構成;2個のアップクオーク、1個のダウンクオーク

        
クオークのニュートロンやプロトンの形成 プロトン(陽子)ニュートロン(中性子)

  
プロトンの合成(アニメ):2個のプロトン(陽子)が衝突し、融合してヘリウムー4を形成する連鎖反応の過程を示す。




プロトン、電子、ヘリウム

       
電子、ヘリウム、ニュートロン(量子)  エレクトロン

宇宙初期の元素合成は,主に4He を合成する熱核融合反応による。
宇宙誕生から10-6から1秒後 クオーク・ハドロン遷移時代:

宇宙を構成するクォークグルーオンプラズマが冷えることにより、陽子、中性子といったバリオンからなるハドロンが形成されハドロンに遷移


宇宙誕生からおおよそ0.1秒後、ニュートリノは分離して時空を自由に移動するようになる
 
ハドロンの形成          クオークからハドロンへ(アニメ)


ハドロンから時間の経過とともにクオークグルーオンプラズマへ
宇宙誕生から1秒から3分後 レプトン時代:
宇宙の質量はレプトンと反レプトンが占めるようになる

レプトンと反レプトンはレプトン時代で対消滅する。



核の時代1


クオークからレプトン、反レプトンの生成、ニュートリノも発生



レプトン



レプトンとクオークの比較
物質粒子はクォーク,電子などの質量をもったレプトン,及び,質量が0 のニュートリノである。
宇宙誕生から3分から38万年後 光子時代:
宇宙のエネルギーは光子に支配される。この光子は荷電した陽子、電子、原子核と干渉し、この状態は30万年続く。




核の時代2

光子(Photon)は、素粒子の1つであり、光を含む全ての電磁波の量子状態であり、電磁力の運び手である。


レーザーで発光する光子(フォトン)



光子の構造


光子発光のイメージ画



宇宙の誕生後3分後の世界



光子が原子をイオン化させるメカニズムのイメージ図


光子がヘリウムをイオン化させるメカニズム


光子は更に重い重水素を形成



光子(黒線)は、陽子(赤玉)と電子(青玉)に妨害されて直進できない状態(左)からやがて直進できる状態へ移行。
宇宙誕生から3分から20分後 原子核合成:
光子時代、宇宙の温度は低下し、(水素イオンである)陽子と中性子は核融合により結合し、原子核を生成。



核の時代3

核の動き(アニメ)


原子核の生成;クオークからニュートロン(中性子)とプロトン(陽子)が生成され次に両者から核が生成される。核は原子の核になる。


      
エレクトロン(電子)アニメ  原子 アニメ


電子の結合

クオークからニュートロン(中性子)と陽子が核を形成ー核が原子を形成しー核が物質へ変移
宇宙誕生から3万年後 原子の時代1
光子が分離し電子と結合を開始原子時代に入る当初は暑い原子ゆっくりと組成し、光子の 雲の中で冷却する。 10 億後には最初の銀河が形成し、銀河時代始まる


原子の動き
宇宙誕生から7万年後 物質優勢:
この時代、非相対的物質(原子核)と相対的放射(光子)の密度は等しいが、均衡は失われ、
摂動の振幅が大きくなり始める。
物質 ( matter) とは、物体を形づくり、任意に変化させることのできない性質をもつ存在。空間の一部を占め、有限の質量をもつもの。この時代は原子核
反物質antimatter)は、質量とスピンが全く同じで、構成する素粒子の電荷などが全く逆の性質を持つ反粒子によって組成される物質。例えば、電子はマイナスの電荷を持つが、反電子(陽電子)はプラスの電荷を持つ。中性子と反中性子は電荷を持たないが、中性子はクォーク、反中性子は反クォークから構成されている。この時代は光子


物質と反物質の説明図(例水素原子、ヘリウム原子)



物質と反物質 (アニメ)

  
物質               反物質





WMAP(探査機)のデータは宇宙マイクロ波背景放射にゆらぎがあることを示している。実際の揺らぎは図に示されているよりも階調性に富んでいる。
宇宙誕生から24万年から31万年後 再結合:
水素とヘリウムの原子核が電子と結合し原子が形成され、また宇宙の密度は低下する。再結合には分離が生じ、光子は物質に干渉されることなく伝播できるようになる。これにより光子は宇宙マイクロ波背景を形成し、光子時代の宇宙が現代でも観測できる。


原子の時代2



水素とヘリウムの原子核が電子と圧力で結合し原子が形成される。



原子が形成されるステップ;陽子と中性子が重水素と光子を形成、
重水素はヘリウムー3やトリチウムを形成、重水素とトリチウムはヘリウムー4を形成する。



素粒子からヘリウムー4の形成の過程




ヘリウム-4から炭素形成


  
  マイクロ波背景


宇宙マイクロ波背景をマイクロ波望遠鏡でみる説明図

暗黒時代:
宇宙は不透明で「霧がかって」いる。光子は束縛を解かれ、宇宙マイクロ波背景を形成した。
光子が(分離され)自由になると、宇宙は透明になった。


WMAP(探査機)による30万年後の宇宙


左図;光子が陽子や電子に妨害され不透明だったが、光子が直進し透明になる(右図)。
ビッグバンからおよそ38万年後

宇宙の晴れ上がり
光子は電子との相互作用をまぬがれ長距離を進めるようになった。

宇宙の温度の低下にともない電子と原子核が結合して原子を生成するようになると、光子は電子との相互作用をまぬがれ長距離を進めるようになった。これを宇宙が放射に対して透明になった(Transparent)、あるいは宇宙が晴れ上がった、と表現する。

この晴れ上がりの時期のマイクロ波は最後の散乱面、あるいは宇宙マイクロ波背景放射と呼ばれ、ビッグバン理論について現在得られる最も良い証拠であると考えられている。

宇宙の大規模構造の形成 宇宙の大規模構造の形成
ビッグバン理論における構造形成は階層的に、小さい構造から大きい構造が作られる。
最初の構造は、クエーサーと呼ばれる、明るく輝く活動銀河である。

宇宙の大規模構造


活動銀河-M87


活性銀河-M87の説明図;円盤状のブラックホールに電子のジェット放出軸があり周囲にトーラス(円環)がある。


宇宙の構造:左から、太陽系、太陽の隣人達、銀河系、局部銀河群、おとめ座超銀河団、近隣の超銀河団、観測可能な宇宙  大画面を見る
最初の構造は、クエーサーと呼ばれる、明るく輝く活動銀河で、種族IIIの恒星あると考えられている






再電離:
最初のクエーサは重力崩壊により形成される。クエーサーの放つ強い放射は周囲の宇宙を電離させる。この時点から宇宙の大部分は、プラズマにより構成されることになる。


ハッブル・ウルトラ・ディープ・フィールドは、初期の恒星の様子を見せるショー・ケース。



重力崩壊のメカニズムのモデル;末期の恒星が自らの重力に耐え切れずに崩壊する物理現象



クエーサー (Quasar、QSO) とは、非常に離れた距離に極めて明るく輝いているために、光学望遠鏡では内部構造が見えず、恒星のような点光源に見える天体。


クエイサー   動画をみる


 
クエーサー説明;ジェット、デスク(降着円板)、円環、ブラックホール


活動銀河; M87(画面左上の黄色の天体)から5000光年の長さにわたるジェットが放出されている様子。光速近くまで加速された電子が青白い光を放ちながら放出されている。



ハッブル望遠鏡で確認されたクエーサー(丸印)の群れ、
大きな丸はブラックホール



プラズマボール;繊維状の構造はプラズマの複雑性を表し、電子が励起状態から低いエネルギー準位に緩和するとき、エネルギーの差に対応した光が放出される。

プラズマの宇宙、イメージ
宇宙誕生から30万年後から1億年後 恒星の形成:
最初の恒星、おそらく種族IIIの恒星(宇宙で最初に誕生した第1世代の星で、それ故金属量は0)は、ビッグバンにより形成された軽い元素(水素、ヘリウム、リチウム)からより重い元素が生成されることにより始まる。



水素、ヘリウム原子



ヘリウムが炭素や酸素になる核融合反応が始まり、その炭素や酸素の芯の中心部の温度・圧力がさらに上がると、より重いネオンやマグネシウムが形成され、さらにケイ素と、次第に重い原子の原子核が次から次に、段階が高まる核融合反応によって合成されていく。こうして形成される恒星は替え玉状に層を重ねた構成をなす。




星の形成のプロセス



最初の恒星誕生


ESAで発見された誕生した星



最初の恒星、NASA



宇宙誕生から5億年から
10億年後
銀河の形成:
大きな体積の物質の崩壊は銀河を形成する。種族IIの恒星はこの初期に形成され、種族Iの恒星はその後形成される。



銀河の形成プロセス



初期銀河


ハッブル望遠鏡で捉えた初期(プロト)銀河



初期(プロト)銀河    動画(銀河の形成)をみる


2つの異なる銀河



ハッブル天体望遠鏡は、最近形成された初期の銀河を捉えた。これは、宇宙論的時間尺では銀河の形成は最近でも生じていることを意味し、宇宙や銀河はまだ形成途中であることを示している。
銀河群、銀河団、超銀河団の形成:
重力相互作用は銀河を互いに引き寄せ、銀河群、銀河団、超銀河団を形成する



局部銀河群(天の川のある銀河)最大のアンドロメダ銀河、地球から250万光年の距離
宇宙誕生から80億から90億年後 太陽系の形成:
その後、太陽系は誕生する。太陽は、第一世代の恒星による生成物のかけらの集まった第二世代の恒星である。太陽系の形成は約50億年前、つまり宇宙誕生から80億から90億年後である。





やがて太陽系惑星が形成される。
もっと詳細情報をみる。


原始太陽系星雲は小さく、高速 スピンを開始し、速く回転するにつれて遠心力で星雲は、円盤状の形に平らにしになる。最終的に原始太陽系星雲の中央部に太陽を形成する。
宇宙誕生から138億年後 宇宙の膨張は加速している。


宇宙の膨張のサイズ比較;誕生時と現在
現在 現在が宇宙誕生から137.72±0.59億年後であると推定されている。
宇宙の未来 宇宙は平坦な時空であり、このまま引き続き広がり続け、止まることはないと考えられている。平坦な宇宙や開いた宇宙の体積は無限大であり、このような宇宙では宇宙誕生当初から体積は無限大である。
宇宙は将来再びビッグクランチを迎え、続くビッグバンで再び膨張する。このような振動が永遠に続く。(
一時的事象として終焉論)

ビッグクランチ


ビッグクランチ イメージ



ビッグバンからビッグクランチへ
宇宙の最終段階
1018から1025年後 熱的死:(宇宙終焉の有力理論)
宇宙の膨張が続けば最も可能性の高いと考えられているのが、熱的死と呼ばれる状態である。 1012年という時間尺で、現存する恒星は燃え尽き宇宙は暗くなる。
宇宙はエントロピーの高い状態に近づく。 熱的死以降の時代は銀河はブラックホールに崩壊し、またブラック・ホールはホーキング放射を通じて蒸散する。




ブラックホールのイメージ画像
天の川を背景に太陽質量の10倍となるブラックホールから600km離れた視点を想定し、理論的な計算を基に作成したシミュレーション画像。光はブラックホールより出られないため真っ暗で、周囲の光が重力でねじ曲げられる様子が描かれている。

ブラックホール (black hole) とは、極めて高密度かつ大質量で、強い重力のために物質だけでなく光さえ脱出が出来ない理論上の天体である。理論上の存在であり直接観測は成功していない。




ブラックホールがガスを吸いり周囲には降着円盤が形成されている。青色のトーチはブラックホールから光の90%のスピードで噴出するとされるジェットである。(イメージ図HUBBLESITE: 2002年)


ブラックホール、ホーキング輻射、イメージ図

ブラックホールが全て蒸発した後には、宇宙背景放射の光子とブラックホールの蒸発で生まれた光子だけが宇宙を満たした状態になる。
1027 ビッグ・クランチ:
(宇宙終焉の1理論)
ダークエネルギーのエネルギー密度が負であるか、又は宇宙の時空の曲率が正で開いた宇宙ならば、宇宙の膨張はいずれ反転し宇宙は高温高密度な状態に向かって収縮する。


ビッグクランチ
(Big Crunch) は、宇宙の終焉の一形態。現在の1つの宇宙モデルでは、宇宙はビッグバンによって膨張を開始したとされ、宇宙全体に含まれる質量(エネルギー)よりも大い場合は、自身の重力により膨張から収縮に転じ、宇宙にある全ての物質と時空は無次元の特異点に収束すると考えられる。これをビッグクランチと言う。

宇宙の質量密度が臨界密度より大きい場合には、宇宙は最大の大きさに達し、その後収縮し始める。それに伴って宇宙は再び高密度・高温になってゆき、宇宙が始まったときと同じ状態ービッグクランチーで終わる。

振動宇宙論 (Oscillatory universe)ービッグバンの前にはビッグクランチがあった。宇宙は将来再びビッグクランチを迎え、続くビッグバンで再び膨張する。このような振動が永遠に続くー。




宇宙の終焉か不明




ブラックホール:ブラックホールは物質や光を吸い込むと同時に、その質量に応じた温度で熱放射を行って蒸発する。これをホーキング放射と呼ぶ。その後は放射のみの宇宙で、宇宙背景放射の光子とブラックホールの蒸発で生まれた光子だけが宇宙を満たした状態になる。光子のエネルギーは非常に低い。放射のみが存在する宇宙が膨張していく。


宇宙の終焉から
 復活

宇宙は膨張してゆき、その後、物質の重力による引力によって再び収縮し崩壊して、ビッグバウンス(大きな反発)が起こる。再びビッグバンが起こるか?








宇宙の終焉は次の宇宙の始まりだろうか?

宇宙の終焉については、さまざまな理論があるが、まだまだ未知の世界だ。ここでは終焉から復活し、再びビッグバンで再生し、膨張し、やがてブラックホールに崩壊し、再び復活する無限に続く宇宙を想像したい。

ビッグクランチ理論

ビッグバウンスサイクル
膨張した宇宙は、収縮しその圧力で最終的に爆発し、ブラックホールが出現して、周囲のものをすべて吸い込み巨大な巾着ような大きなブラックホールとなり最後何もなく超高密度特異(singularity)しか残らない世界となり -超高密度特異ーは宇宙種となる。多く天文学者は、"全体プロセス初めからやり直す"バウンスの種”になると考える。ーループ量子重力理論

サイクリック宇宙論 (cyclic universe theory) は、宇宙は無限の自律的な循環に従うとする宇宙論である。ビッグバンとビッグクランチの間、宇宙は膨張してゆき、その後、物質の重力による引力によって再び収縮し崩壊して、ビッグバウンス(大きな反発)が起こる。
ビッグバンの前,宇宙がある1点に向かって収縮し始める。宇宙の密度はどんどん高くなりやがて重力は斥力に変わる。その結果,宇宙は収縮をやめ,再び膨張し始める。つまり,ビッグクランチが起こった後に,ビッグバウンス(大反跳)を経てビッグバンが起こる。



ビッグバウンス、膨張から収縮し又膨張するイメージ図
ビッグバンの前,宇宙がある1点に向かって収縮し始める。宇宙の密度はどんどん高くなりやがて重力は斥力に変わる。その結果,宇宙は収縮をやめ,再び膨張し始める。つまり,ビッグクランチが起こった後に,ビッグバウンス(大反跳)を経てビッグバンが起こる。



ビッグバウンス:
ループ量子宇宙論は「宇宙はビッグバンで0から生まれたのではなく、崩壊した前の宇宙から生長したものだ」と予測する。左は前の宇宙(重力で崩壊)、中央;ビッグバン 右;今の宇宙(インフレーション、素粒子の時代ー宇宙マイクロ波背景形成ー最初の銀河ー現在)




宇宙は再生する。

宇宙は膨張続け最大値に到達後は収縮に向かう(左の宇宙)-超高密度特異に達し、(左下図)やがてビッグバンを迎えて、再び宇宙は再生し、膨張する(右下図)。しかし再生の宇宙と前の宇宙とは同一ではないくスパイラル状に繰り返し自立循環する。




循環する宇宙、イメージ図






ビッグバン―膨張ー膨張最大ー収縮―ビッグクランチービッグバン



ビッグバン―膨張ー膨張最大ー収縮―ビッグクランチービッグバン




ビッグバンから宇宙の膨張から、ブラックホールに崩壊する図



宇宙のビッグバンはブラックホールの崩壊に至り、次の宇宙のビッグバンを生む連鎖サイクルの世界、イメージ図(アイマート編集部)



星雲から星の誕生、惑星の生成、ブラックホールに崩壊し蒸散、蒸散したガスや塵は星雲を作り、新たな星の誕生のサイクルが生まれる。イメージ図--宇宙も類似のサイクルをするのではないだろうか?(アイマート編集部)







宇宙の末路 現在の理論

宇宙の末路に関して、確たる理論はないが一般的に考えられている理論は、3~5通りある。


宇宙の行く末の一般的理論3つ:
1.ビッグクランチ  2.無限の拡大  3.ビッグリップ



宇宙の行く末の3つのシナリオ  1.ビッググリップ、2.冷えた宇宙  3.ビッグクランチ




宇宙の運命:4つのシナリオ  
1.再崩壊宇宙  2.危険な宇宙  3.惰性継続宇宙 4.加速拡大宇宙






宇宙の無限に続く悠大な循環サイクル


理論的にも、実証的にも未確認だが、宇宙は膨張を続けて最大に拡張した後縮小し、宇宙はブラックホールに崩落し、最終的に超高密度特異点に凝縮される。超高密度特異点は次世代の宇宙の種となり、ビッグバンの大爆発が生じ、宇宙が誕生し、膨張が再び始まる。 悠大な時間をかけて、無限の循環サイクルを行うーシナリオはどうだろうか?


宇宙の無限に続くライフサイクル

ビッグバンー宇宙の誕生ーインフレーションー最大に膨張ー収縮ーブラックホールに崩壊ー超密度特異点ービッグバンー宇宙の誕生-繰り返すサイクルが無限に続く。
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ハッブルで捉えた見える一番深い宇宙の姿












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