宇宙はどのように終わるのでしょうか?

宇宙はビッグフリーズ、ビッグリップ、あるいはもっと奇妙な何かで終わるのでしょうか?王立グリニッジ天文台の天文学者と一緒に遠い未来を覗いてみませんか。

すべての良いことは終わりを迎えます。人生において、私たちは休暇の終わりや学校での友達との別れといったことを考えますが、こうした出来事は宇宙の時間スケールから見ればほんの小さなものです。王立グリニッジ天文台の天文学者たちは、数十億年、数兆年後に何が起こるのか、そしてその終わりはどのようなものになるのかを考えています... さあ、調べてみましょう!

この記事は、王立グリニッジ天文台が発行する新刊書『Space Oddities: An Astronomy Miscellany』から抜粋したものです。天文学者が宇宙の驚くべき謎を案内します。この本には驚くべき発見、魅力的な理論、そして信じられない事実が満載です。

地球の終わり

私たちの太陽は巨大なガス球であり、熱と光の源です。それが地球が人類にとって居住可能な場所である理由であるが、同時にこの惑星の不幸な運命の原因でもある。

太陽は中心部での核融合反応によって作り出されたエネルギーを放出し、水素がヘリウムに変換されます。太陽の水素供給は現在、半分ほどになっています。しかし、最終的には水素が枯渇し、その時点で太陽の中心核は内側に崩壊し始めます。その後、その外層が膨張し、赤色巨星を形成します。

太陽がどの程度膨張するかは不明だが、現在の推定では水星、金星、そしておそらく地球さえも飲み込むとされている。 「たぶん」でいいよね？間違っている！たとえ地球に到達しなかったとしても、当時の巨大太陽からの極度の熱は、地球の海を蒸発させ、地表温度を数百度上昇させ、私たちが知るすべての生命を絶滅させるには十分だっただろう。

地球の終焉までの時間：約50億年。

太陽系の終焉

これは太陽の寿命の終わりの始まりに過ぎません。赤色巨星段階の後、恒星の外層は宇宙空間に拡大し続け、最終的には惑星状星雲（惑星とはまったく関係ありません）を形成します。外層が残るのは、古い恒星の中心核である白色矮星だ。

このプロセスを通じて、太陽は質量の約半分を失い、巨大ガス惑星（木星、土星、天王星、海王星）はより広い軌道へと外側へ移動することになります。恒星は、その位置を保持する重力から遠ざかるにつれて安定性が低下し、他の恒星に捕らえられやすくなります。

宇宙は非常に大きいですが、長い時間スケールで見ると、他の恒星系との重力相互作用により変動が生じ、惑星が恒星系から完全に押し出される可能性もあります。これらの「迷いの」惑星は、何億年もの間邪魔されることなく旅を続けることができますが、別の恒星系に捕獲され、新たな恒星の周りを周回する軌道に入る可能性があります。関与する変数の数が多いため、この種の変化を予備レベルでさえ予測することは困難だが、恒星の衝突により、最終的には太陽の白色矮星の残骸が残る可能性がある。

太陽系が終わるまでの時間：約80億年。

銀河の終焉

数十億年後には天の川銀河が、私たちに最も近い大きな渦巻銀河であるアンドロメダ銀河と合体することが分かっていますが、これが天の川銀河が経験する唯一の合体ではないかもしれません。

重力のせいで、ほとんどの銀河は集団で動いています。天の川銀河は、宇宙を旅する約 40 個の銀河からなる局部銀河群の一部です。おそらく、数百億年後には、これらの銀河はすべて融合して 1 つの大きな楕円銀河となり、それぞれの過去の証拠は残らないだろう。

天の川銀河の終焉までの時間：約1000億年。

宇宙論の終焉

宇宙自体は膨張しています。銀河は遠ざかっており、遠くなるほど移動速度が速くなることが観測されています。非常に遠い距離では、銀河は光速よりも速く遠ざかることがあります。

この状態が続くと、宇宙は急速に膨張し、遠くの銀河からの光が私たちに届かなくなり、宇宙を観測することができなくなります。最終的に残るのはブラックホール、中性子星、そして少数の黒色矮星だけになるでしょう。

物質は一般的に安定していますが、非常に長い時間をかけて、物質の最も基本的な構成要素である基本的な原子粒子でさえも崩壊し、ブラックホールだけが残ると考えられていました。

ブラックホールは巨大なので、長い間存続するでしょう。英国の理論物理学者スティーブン・ホーキング（1942年～2018年）は、不確実ではあるものの、ブラックホールでさえゆっくりと放射線を放出し、質量を失い、最終的には「蒸発」して終末の始まりを告げると予測した。

宇宙の終わりまでの時間：約 1500 億年から 1000 億
年。

宇宙の終わり？

最後のブラックホールが消滅した今、私たちは宇宙のタイムラインの終わりにいるのかもしれない。宇宙がどのような姿になるかは実際にはわかっていないため、その終わりはさまざまな形で現れる可能性があります。

宇宙が膨張し続けると、エネルギーは非常に広範囲に拡散し、最終的には宇宙内のすべての領域が同じ温度に保たれることになります。これはビッグフリーズと呼ばれ、粒子間の相互作用が停止し、宇宙が永久に凍結した状態になります。

しかし、冷たく、暗く、不毛な宇宙という考えが気に入らないとしても、心配しないでください。宇宙の終わりについては、予想外のことがまだたくさんあります。

ご存知のとおり、宇宙は加速的に膨張しています。この増加率で膨張し続けると、非常に速く膨張し、重力では何も保持できなくなる可能性があります。ビッグバンが起こり、銀河から原子に至るまですべてが引き裂かれます。残っているのは、一見空虚で時間のない空間を移動する個々の粒子だけです。

しかし、宇宙は永遠に膨張し続けるわけではないと主張する科学者もいるので、まだ希望はあるかもしれない。ビッグバン理論によれば、将来、宇宙の物質量が非常に多くなり、重力によって宇宙の膨張が遅くなり、停止すると言われています。その後、宇宙は反転し、特異点と呼ばれる小さな点に凝集するまで崩壊し、その後再び膨張し、別のビッグバンを引き起こして新しい宇宙の誕生につながります。このプロセスは何度も繰り返される可能性があり、私たちの宇宙と将来の宇宙は、終わりのない収縮と膨張のサイクルに陥ります。

宇宙の終わりまでの時間:約 1,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,
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