宇宙の果てを見る方法

質問

天文学には素人ですが、興味がある者です。天文に関する動画を見たところ、宇宙は１３８億年前に出来たそうですが、２０２１年に打ち上げたジェームズウェッブ望遠鏡だと１３４億年先の星まで観測出来るそうです。そうするとあと４億年分先まで見えれば、宇宙の果てがあるのか無いのか分かりそうな気がします。そこで、ジェームズウェッブ望遠鏡の中にもう一つ５０億年先まで観測できるような望遠鏡を仕込んでおき、１００億年観測できるところまで親望遠鏡が到達したら、その中の子望遠鏡をそこから発射すれば、理屈では１５０億年さきまで観測出来ることになります。技術的な問題はあるにしても、理論的には可能な気がします。
ただ宇宙も膨張しているため、そんな方法を取っても宇宙の果てが追いつかないくらい先に拡大してしまって、結局宇宙の果てまで観測できないかもしれません。
宇宙の果てを観測する方法として、物理学や天文学ではどう考えているのでしょうか。
ご意見を聞きたいです。よろしくお願いします。

回答No.4

Nakay702

以下のとおりお答えします。

＞天文に関する動画を見たところ、宇宙は１３８億年前に出来たそうですが、２０２１年に打ち上げたジェームズウェッブ望遠鏡だと１３４億年先の星まで観測出来るそうです。そうするとあと４億年分先まで見えれば、宇宙の果てがあるのか無いのか分かりそうな気がします。
⇒そうですね、そうだといいですね。ただ、光のドップラー効果（赤方偏移）などを推定の基準にしているとのこと、誤差もかなりある（億年単位？）ようですが。

＞そこで、ジェームズウェッブ望遠鏡の中にもう一つ５０億年先まで観測できるような望遠鏡を仕込んでおき、１００億年観測できるところまで親望遠鏡が到達したら、その中の子望遠鏡をそこから発射すれば、理屈では１５０億年さきまで観測出来ることになります。技術的な問題はあるにしても、理論的には可能な気がします。
⇒確かに理論的・原理的には可能に思えますね。望遠鏡の分解能、通信技術、移動・運搬などの問題だけで解決できることなら、確かに仰せのような手順で宇宙の果てが観察できることになりそうですね。

＞ただ宇宙も膨張しているため、そんな方法を取っても宇宙の果てが追いつかないくらい先に拡大してしまって、結局宇宙の果てまで観測できないかもしれません。
⇒それです！ その宇宙膨張が大いなる「曲者」ですね。そもそも134億年先の星までしか観測できないのは、望遠鏡の観測能力だけの問題なのでしょうか。だいぶ昔に聴講した放送大・天文学関係の講義を振り返りますと、（詳細は明快に記憶していませんが）宇宙の大構造、その中のフィラメントやボイドを含む泡構造、大銀河団やグレートアトラクターの分布状況、宇宙の全方向の一様・等方性や随所のフラクタル構造などに、この宇宙の加速膨張を合わせてExtrapolation（外挿法）的に推測する*と、どうやら膨張の速度が関係するらしいのです。
＊「外挿法」：既知の変域内にある数値から、未知の変域外にある数値を推定する方法。

どういうことかといいますと、130数億光年先の星・銀河・クエーサーくらいまでしか観測できないのは、どうやらその付近より先は「光速以上の速度で」膨張する（＝遠ざかる）ので、光で見るしかない光学望遠鏡の観測にはかからないことがその原因らしいのです。ここで、おやと思われましたね。「光速を超えて運動するものはないはずでは？」と。実は、宇宙膨張は、星などの物質が拡散するのでなく、冷たい真空に近い「ボイドが拡がる」ことによるようなのです。ついでに補足しますと、宇宙膨張は、いわゆる「断熱膨張」ですので、膨張に伴って徐々に冷えていくことになるのだそうです。
仮に、上述の事柄が正しいとしましょう。さらに、130数億光年先まで一瞬にワープできたとしましょう。さて、そこではどんな風景が見られるでしょうか。前方は、あたかも断崖絶壁のように、何も見えないのでしょうか…。そうではないと思います。地球から観察する130数億光年先はボイドであってでも、実際にその地点（空間点？）に行ってみれば、地球で見るのと「似たような風景」が続いているように見えるものと想像されます。

ということで、残念ながら、我々にとって宇宙の果ては永遠に見ることのできない世界である、ということになるものと考えられます。（疑問点・不明点などがありましたら、コメントください。折り返し返信いたします。）

回答No.3

eroero4649

＞そうするとあと４億年分先まで見えれば、宇宙の果てがあるのか無いのか分かりそうな気がします。

それは間違いです。確かに134億光年先の銀河が最近発見されましたが、それは「2024年の134億光年先の銀河」ではなく「134億年前の銀河」なのです。だからその銀河は、134億年経った今はどうなっているかは分かりません。

なので「138億光年先を見える望遠鏡」が仮に開発されたとしたら、その望遠鏡は「ビッグバン直後の宇宙」を見ることになるのです。それはそれで貴重な発見ですけどね。
地球は宇宙の真ん中にあるわけではないので、今現在の「宇宙の果て」が何億光年先か分かりませんが、もし仮に地球から一番近い宇宙の果てが50億光年先だとしたら、その様子が見られるのは50億光年先です。そうじゃないと光が届かないですから。でも50億年後にはもう50億年分宇宙は膨張していますから、それを見たときには既にもうそこは宇宙の果てではないのです。

さてその発見は、世界中の天文学者が頭を抱える大発見でもありました。
先ほども書いたように、その銀河は134億年前の銀河です。つまり、ビッグバンが起きて「ほんの」数億年後にできた銀河になります。
現在の宇宙理論では、ビッグバンから数億年程度ではまだ銀河は形成されないはずなのです。けれど、実際に発見されてしまいました。それはつまり、現在の宇宙理論が間違っている証明になってしまったのです。
だから世界中の天文学者が頭を抱えています。

アインシュタイン先生によると「この宇宙に光より速いものは存在しない」ということなので、先生の相対性理論が正しいなら宇宙の果てを見る術や行く術はないということになります。

回答No.2

RESOLD

http://www.sci-museum.kita.osaka.jp/~ishizaka/redshift.html

宇宙は常に膨張していることはご存知のとおりです
しかし138億光年先が宇宙の果てではなく、正しくは138億光年先を観測できただけになります
例えるならば138億光年の点Aは、点B（地球）に到達する時点で138億光年分の膨張をした点A+の位置に移動しています

>>つまり、観測的限界としての「宇宙の果て」は、１３８億光年どころか、４００億光年を超えるような距離にあることになります。

よって宇宙の果ては観測ではなく実質的には膨張に関する式を当てはめるだけになります
138が観測する頃には400に増えてしまっているように、如何に衛星を追加で飛ばしても私たちが観測できるのは何百億年前の姿というのは避けられません
現在は赤外線を用いて観測してますが、より速さがある観測光が発見されればさらに先の観測は可能かもしれませんね

回答No.1

濡れ猫のミコ（@nurenekonomiko）

a) 相対性理論に従えば、宇宙は曲がっており、遠くへ来たつもりでも、元の場所へ戻ってしまうでしょう。平面に思える地球表面と同様という訳です。

b) テスラは、相対性理論を批判していました。テスラにとっては、宇宙は無限大の大きさを持ち、果ては無いと考えるのでしょう。