【宇宙の果て・その8】なぜ観測可能な宇宙が930億光年の直径になるのか

質問

なぜ観測可能な宇宙が930億光年の直径になるのですか

解答

観測可能な宇宙の直径が約930億光年（=約465億光年 × 2）とされる理由は、宇宙の膨張と光の有限速度によるものです。 一見すると「宇宙の年齢は約138億年だから、観測可能な範囲は138億光年じゃないの？」と思いがちですが、実際は それよりずっと広い のです。 その理由を詳しく解説します。 ■ なぜ930億光年になるのか？ 1. 宇宙の年齢と光の移動距離 * 宇宙の年齢は約 138億年。 * つまり、「最も遠い光」は138億年前に発せられたもの。 * 光の速度 × 時間 = 移動距離 なので、普通なら138億光年が限界に思える。 2. でも宇宙は膨張している ここが最も重要なポイントです。 * 宇宙はビッグバン以後、ずっと膨張し続けている。 * 光が私たちに向かっている間に、空間そのものが引き伸ばされている。 * その結果、光が出発した時の距離よりも、現在の距離の方がはるかに遠くなっている。 例： たとえば、138億年前に発せられた光が今日届いたとしても、 その発信元の銀河は今や 約465億光年 離れているのです。 3. その結果として… * 最も遠い観測可能な地点までの現在の距離は約465億光年。 * 地球を中心とした球状の領域になるため、直径は約 930億光年。 ■ 重要な用語：「共動距離（comoving distance）」 * 観測可能な宇宙の半径465億光年というのは、「共動距離」で表されます。 * これは、「宇宙膨張に伴う座標系における現在の距離」のことです。 ■ 補足：なぜ正確な数値は変動する？ * 宇宙の膨張率（ハッブル定数）の測定には誤差があるため、 * 観測可能な宇宙の直径も「約930億光年」とされるが、正確な値には幅がある。 * たとえば、860億光年〜960億光年とする文献もあります。 ■ 結論 * 宇宙の年齢が138億年でも、宇宙の膨張によって光源はもっと遠くに存在する。 * そのため、観測可能な宇宙の現在の直径は約930億光年にも達するのです。

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