光は何よりも速く進みます
とても速いので
光が届く時間を測ることで
とてつもない距離を測定することができます
1年で約10兆キロも進みますが
この距離を1光年といいます
この距離を感覚的に言うと
アポロ宇宙飛行士が4日かけて到達した
月までの距離が
地球から たったの1光秒なのです
一方 太陽から最も近い所にある星
プロキシマ・ケンタウリは
4.24光年離れています
我が銀河系の幅は
10万光年程度です
最も近い所にある銀河である
アンドロメダ銀河は
約250万光年のところにあります
宇宙はとてつもなく広いのです
でも待って 星や銀河がどの位
離れているか どうやって知るのでしょう?
結局 空を眺めるということは
平たく 2次元的に見ているだけです
ある星を指さしてみても
どの位遠いか分りません
では 天文物理学者は
どうやって距離がわかるのでしょうか?
近くにあるものなら
三角視差という方法を使うことができます
簡単なアイデアです
さっそく実験してみましょう
親指を突き出して
左目を閉じてみます
次に左目を開けて
今度は右目を閉じて下さい
すると 親指が動いたように見えますね
でも 背景にある遠くにあるものは
動きません
星を観察する時も
同じ方法が使えます
でも星までの距離はあなたの腕の長さに
比べたら ずっと ずっと遠くにあります
それに地球はそれほど大きくないので
天体望遠鏡を赤道上に
いくつか設置してみても
星の位置はそれ程ずれて
見えることはありません
その代り 6か月の間を空けて
星の見かけの位置を観測してみましょう
つまり 1年かけて太陽の周りを回る
地球が反対の位置にある時です
星をまず夏に そしてもう一度
冬に位置を相対的に観測することは
もう一方の目で見るようなことです
近くにある星は もっと遠い所にある
背景の星に対し動いているように見えます
でも この方法は数千光年程度までしか
使えません
我が銀河系を超えると
あまりにも距離が離れているので
視差があまりにも小さく 最高の装置でも
検知することができません
ここからは別の方法に
頼らなければなりません
標準光源を使う方法です
標準光源とは固有の輝度 もしくは
光度について
とても良く知られている天体のことです
例えてみると 明るさの分かっている
電球があって
これを友人に持ってもらい
遠ざかってもらいましょう
すると あなたに届く光の量は
距離の2乗に反比例して
減少していきます
あなたが受け取った光の強さを
電球本来の明るさと比べることによって
友人がどの位遠ざかっているか分ります
天文学では ケフェイド変光星という
ある種の特別な星が
電球の役目を果たします
これは膨張と収縮を常に繰り返している
不安定な風船のような星です
膨張と収縮により明るさが変化し
その周期を測定することで
光度を計算することができます
光度が高い星ほど
ゆっくりと変化するからです
実際に見える明るさと
こうやって計算した
本来の明るさを比較することで
どの位離れているかが計算できます
残念ながら 話はまだ終わりません
個々の星は4,000万年光年程度までしか
観測することが出来ません
それより遠くなると 輪郭が
はっきりしなくなってしまいます
でも運がいいことに
別のタイプの標準光源があります
有名なIa型超新星です
超新星は 巨大な星が爆発を起こす
星の死にざまの一つです
爆発でとても明るくなるので
その星のある銀河そのものよりも
明るくなります
ですから銀河にある一つ一つの
星が見えなくても
超新星爆発が起こったら
観測できます
Ia型超新星は標準光源として
利用できることが分かりました
より明るいものは 暗いものより
ゆっくりと暗くなっていきます
輝度と 暗くなっていく速さの関係が
分かっているので
このタイプの超新星を用いて
数十億光年までの距離を測ることができます
でも そんなに遠くにある天体を見ることが
なぜ大切なのでしょう?
では 光がどの位速く伝わるか
思い出してみましょう
例えば 太陽から放出された光は
8分かけて地球に到達します
つまり我々が見ている太陽は
8分前の姿だということです
北斗七星ならば
80年前の姿を見ていることになります
では ぼやっとした銀河なら?
数百万光年離れているので
光が我々に到達するまでに
数百万年かかっています
ですから宇宙はそれ自身にタイムマシンが
備わっているようなものです
遠くを見ることで
若き頃の宇宙を見ることが出来ます
天文物理学者は宇宙がどうやって
どこから誕生したのかという
宇宙の歴史をひも解こうとしています
宇宙は光という手段で常に
我々に情報を送り届けます
後は自分たちが
その秘密を解き明かすだけですね