現在の観測結果と、今日の基本的な物理法則が過去にも働いていたという仮定を組み合わせて、宇宙の年齢を推測します。
これは、歴史家が人類の歴史を解明する方法とほぼ同じです。建物、遺物、文書記録などを観察し、人間の行動の理解に基づいて推論を行います。粒子、星、銀河は人間よりも予測可能であるため、宇宙学者は少し有利です。
宇宙の年齢を決定する 2 つまたは 3 つの重要な観測結果があります。
1 つ目は、私たちの周りで観測されている銀河がすべて後退していることです。これは、宇宙が膨張していることを意味します。だから昔はもっと小さかった。膨張率が一定であれば、サイズがゼロになる時点がすぐにわかり、これを始まりと呼ぶことができます:ビッグバン.
それよりも少し複雑です。たとえば、膨張率は実際には増加しているようです。それでも、拡大は、宇宙がここに存在したのではなく、永遠に同じように見えることを教えてくれます.ダイナミックです。
パズルの 2 つ目の重要なピースは、宇宙マイクロ波背景放射と呼ばれます。これは、ビッグバンから残ったバックグラウンド ノイズ (実際には光子 – 電磁放射) です。
すべての物質が小さな空間に詰め込まれると、エネルギー密度は非常に高くなります。これは、電子がエネルギッシュな光子によってノックアウトされ続けるため、原子がまとまらないことを意味します。しかし、宇宙が膨張して冷えるにつれて、光子のエネルギーは減少しました。
ある時点で、電気的に中性の原子の形成を止めるには低すぎました。それが起こって以来 (ビッグバンから約 380,000 年後)、光子はどんどんエネルギーが低くなっていきました。それらは絶対零度より2.7℃高い温度でまだそこにあり、私たちはそれらを非常に正確に測定しました.
それらはビッグバンのさらなる証拠であるだけでなく、電子と光子がどのように振る舞うかをよく知っているため、宇宙マイクロ波背景放射のスペクトルと分布を研究することは、宇宙の年齢を非常に厳密に制約します.
最後に、ビッグバンがあったことを知っているので、宇宙でさまざまなオブジェクトを作成するのにどれくらいの時間がかかったに違いないかを調べることができます.軽い元素 (水素、ヘリウム、少量のリチウム) はビッグバン自体の結果として作られますが、重い元素には原子炉、つまり星が必要です。
これらが形成されるには時間がかかり、物質は重力の下で集まり、炭素、シリコン、鉄などを燃やして爆発させ、宇宙の周りに分配して、新しい星、惑星、そしてもちろん物理学者を作るのに時間がかかります.
私たちが身の回りで目にする天体の中には、非常に古いものがあります。特に、天体が非常に遠くにあるため、私たちが見ている光が何十億年も前に放出されたものであることが原因です。これらすべては、宇宙が間違いなく非常に古いことを示しており、宇宙のマイクロ波背景放射から推定されるより正確な値と一致する推定値を示しています.
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