宇宙の年齢のソースを表示

{{Expand English|date=2023年5月}}
{{Physical cosmology}}

'''宇宙年齢'''{{r|"小松_20111001"|kb|"日経S-200108"}}（うちゅうねんれい、{{small|[[日本語]][[wikt:表記揺れ|表記揺れ]]}}：'''宇宙の年齢'''{{r|"松村-ISAS_2015"|"杉山_理科年表2020"|"日経_20130322"}}。{{lang-en-short|age of the universe}}）とは、始点から[[現在|現時点]]（観測点）までの[[宇宙]]の経過[[時間]]を指す、[[天文学]]における[[慣用句|慣用]]表現。始点については、[[ビッグバン]]に求めるのが20世紀後半以降現在の定説になっている。

最新{{Refnest|group="注"|2019年9月時点{{r|"Planck_20190920"}}。}}情報は、[[人工衛星]][[プランク (人工衛星)|プランク]]による2013年の観測知見で、{{r|Astroarts_20130322}}{{要出典範囲|137.99
(± 0.21) 億年|date=2020年1月25日|title=2020-01-25に追記したNASAの出典では"13.8 billion years old"です。リンク切れ中の出典に類似のA&Aの別資料を探し回りましたが、"137.99"(←→13.79)を確認できませんでした。なので、リンク切れのと言うよりこの数値の出典が必要です。それ以外はNASAので補完できています。}}と算出された<ref name="Plank2013">[http://www.sciops.esa.int/SA/PLANCK/docs/Planck_2013_results_01.pdf Planck 2013 results. I. Overview of products and scientific results ''Astronomy & Astrophysics'']{{リンク切れ|date=2017年10月 |bot=InternetArchiveBot }}</ref>{{r|NASA_20130321|"Planck_20190920"}}。誤差の数値はいくつかの研究プロジェクトの結果をすりあわせて得られた。観測装置と観測手法の発達は宇宙年齢を極めて正確に測定するところまで来ている。この研究プロジェクトには、[[宇宙背景放射]]の観測と、宇宙膨張の測定が含まれる。背景放射の測定はビッグバン以来の宇宙の冷却時間を教え、宇宙膨張の測定は宇宙年齢を計算するための精密なデータを提供する。

== 膨張 ==
[[Λ-CDMモデル]]は、宇宙初期の一様で高温・高密度の状態から現在までの138億年にわたる進化を記述する。このモデルは理論的によく調べられており、最近の[[WMAP]]のような高精度の宇宙観測によって強く支持される。

[[Λ-CDMモデル]]に従う膨張の時間、すなわちビッグバン以来の時間よりも、宇宙の歴史は理論上は長い可能性があるが、宇宙理論家はこれを「宇宙年齢/宇宙の年齢」としている。

== 天体観測による下限 ==
あらゆる[[天体]]は宇宙より若いはずであり、天体を観測して年齢を推定することで、宇宙年齢の下限が導き出せる。

宇宙年齢の観測については多くの方法があり、最も低温な[[白色矮星]]の温度と[[赤色矮星]]のターンオフポイントを含んでいる。これには観測限界があるがそれは多くが宇宙年齢と同じか同程度と考えられている。

宇宙は膨張するに従い徐々に冷えていくので[[電磁波]]の放射が弱くなることも観測方法のひとつとして数えられる。

年齢が測定されている中で最も古い天体は、てんびん座にある[[HD 140283]]の (144.6 ± 8.0) 億年である{{r|Bond_20130213}}。下限値に近い値ならば上記の宇宙年齢とも矛盾しない{{r|Bond_20130213}}。

== 宇宙論 ==
<gallery widths="350px" heights="350px">
ファイル:Universe.svg|ダークエネルギーを考慮しない場合の宇宙膨張の模式図。
ファイル:Age.png|<math>\Omega_\mathrm m</math>・<math>\Omega_\mathrm \Lambda</math>と、宇宙の年齢がハッブル時間の何倍かの値。
</gallery>

=== ハッブル時間 ===
宇宙論の方面から宇宙の年齢を計算するなら、最も重要なのは[[ハッブルの法則#ハッブル定数の値|ハッブル定数]]である。

ハッブルの法則によれば、あらゆる[[銀河]]は距離に[[比例]]した速度で遠ざかっており、その比例定数がハッブル定数である。膨張速度が一定ならば、ハッブル定数の逆数で定義される時間だけ過去には、全ての銀河は一点に集まっていたことになる（図の <math>\Omega = 0</math>）。この時間を[[ハッブルの法則#ハッブル時間とハッブル距離|ハッブル時間]]と呼ぶ。

[[小松英一郎]]ら (2008) によると、2008年時点で最も高精度なNASAの[[WMAP]]（ウィルキンソン・マイクロ波異方性探査機）による観測に、他のいくつかの観測を加味した結果、ハッブル定数は (70.5±1.3) km/s/Mpc {{r|"Hinshaw et al._WMAP5basic"}}、ハッブル時間は (138.7 ± 2.6) 億年である。しかし、このハッブル時間をそのまま宇宙の年齢と考えていいかは議論の余地がある。宇宙膨張は加速や減速をするからである。

===Ωパラメータ===
現在の[[ΛCDM]]宇宙モデルでは、[[物質]]は[[万有引力]]により宇宙膨張を減速させ、[[ダークエネルギー]]は[[万有斥力]]により宇宙膨張を加速させる。[[宇宙論パラメータ]]としては、物質の量は全物質密度パラメータ<math>\Omega_\mathrm m</math>、ダークエネルギーの量はダークエネルギー密度パラメータ<math>\Omega_\mathrm\lambda</math>で表される。宇宙年齢は、<math>\Omega_\mathrm m</math>・<math>\Omega_\mathrm \Lambda</math> で決まるある定数をハッブル時間に掛けた値となる。

以前は、自明のこととして[[宇宙定数]]は0、つまり <math>\Omega_\mathrm\lambda = 0 </math> と考えられていた。その場合、宇宙膨張は減速するだけなので、係数は1より小さい。つまり、宇宙年齢はハッブル時間より短い。もし宇宙が平坦なら、つまり <math> \Omega = \Omega_\mathrm m = 1</math> なら、その係数は2/3となる。

WMAPの観測によれば、<math>(\Omega_\mathrm m, \Omega_\mathrm\lambda) = (0.266, 0.732)</math> で、これから計算される係数は0.996である。結局、宇宙年齢はハッブル時間とほとんど同じとなる。

小松英一郎ら (2008) のWMAP等に基づく計算では、宇宙年齢は (137.2 ± 0.12) 億年である。

== WMAPの観測 ==
WMAP等による初期の観測では、宇宙年齢は (137.2 ± 1.2) 億年とされている{{r|"Hinshaw et al._WMAP5basic"}}。観測誤差は1億2000万年である{{r|"Hinshaw et al._WMAP5basic"}}。しかしこの計算結果はプロジェクトの基本的な計算モデルが正しいという仮説に基づいており、宇宙の計算に関する他のメソッドは異なった年齢を算出するかもしれない。例えば、相対論的粒子の余分な[[宇宙背景放射]]を仮定するとWMAPの誤差範囲を1桁拡大できる{{r|"De Bernardis_20080508"}}。その後、より精密な値として (137.72±0.59) 億年が与えられ{{r|"Bennett et al._20130604"}}、人工衛星[[プランク (人工衛星)|プランク]]が2013年に別の値を求めるまで最も正確な値であった{{r|Astroarts_20130322|NASA_20130321}}。

デカップリングの表面（再結合時点の宇宙の全体サイズ）のサイズを決定する宇宙マイクロ波背景放射のパワー・[[スペクトル#恒星のスペクトル|スペクトル]]における最初のスペクトルのピーク位置を使用することによって、この測定は行われる。この表面（使用される解析結果による）への光の移動時間は宇宙の信頼できる年齢をもたらす。モデルの正当性はこの年齢に対しほぼ1[[パーセント]]の誤差をもたらしていたと仮定する{{r|"Spergel et al._2003"}}。

== 脚注 ==
{{脚注ヘルプ}}
=== 注釈 ===
{{Reflist|group="注"}}
=== 出典 ===
{{Reflist|refs=
<ref name="小松_20111001">{{Cite web |author=[[小松英一郎]] |date=2011-10-01 |title=宇宙論の最前線 |url=https://wwwmpa.mpa-garching.mpg.de/~komatsu/presentation/cosmology_maskawa.pdf |publisher=テキサス宇宙論センター |website=公式ウェブサイト |format=PDF |accessdate=2020-01-25 }}</ref>
<ref name=kb>{{Cite web|和書|url=https://kotobank.jp/word/宇宙年齢-184500 |title=宇宙年齢 |publisher=[[コトバンク]] |author=二間瀬敏史|authorlink=二間瀬敏史|year=2007 |accessdate=2020-01-25 }}</ref>
<ref name="Planck_20190920">{{Cite journal |author=Planck Collaboration |date=20 September 2019 ed. |title=Planck 2018 results. VI. Cosmological parameters |url=https://arxiv.org/abs/1807.06209 |edition=version 2 |publisher= |website=[[arXiv]] |journal=Astrophysics |language=en |accessdate=2020-01-25 }}</ref>
<ref name="松村-ISAS_2015">{{Cite web|和書|author=松村知岳[https://nrid.nii.ac.jp/ja/nrid/1000070625003/][https://www.u-tokyo.ac.jp/focus/ja/people/k0001_01314.html] |date=2015 |title=初期宇宙探索の観測量とは? - 「我々の起源」の探索の果てへ |url=https://www.isas.jaxa.jp/j/forefront/2015/matsumura/02.shtml |publisher=[[宇宙科学研究所]] (ISAS) |website= |accessdate=2020-01-25 }}</ref>
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<ref name="日経_20130322">{{Cite news |和書 |author= |date=2013-03-22 |title=宇宙は138億歳、従来説より1億年高齢　{{small|欧州機関が解析}} |url=https://www.nikkei.com/article/DGXNASDG2105L_S3A320C1CR0000/ |publisher=[[日本経済新聞社]] |newspaper=[[日本経済新聞]] |accessdate=2020-01-25 }}</ref>
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<ref name="De Bernardis_20080508">{{Cite journal |last1=De Bernardis |first1=Francesco |author1=Francesco De Bernardis |last2=Melchiorri |first2=Alessandro |author2=Alessandro Melchiorri |last3=Verde |first3=Licia |author3=Licia Verde |authorlink3=:en:Licia Verde |last4=Jimenez |first4=Raul |author4=Raul Jimenez |date=8 March 2008 ed. |title=The Cosmic Neutrino Background and the Age of the Universe |url=https://arxiv.org/abs/0707.4170v1 |edition=version 2 |publisher=[[コーネル大学|Cornell University]] |website=[[arXiv]] |journal=Astrophysics |language=en |accessdate=2020-01-25 }}</ref>
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<ref name="Spergel et al._2003">{{Cite journal |last=Spergel |first=David Nathaniel |author=David Nathaniel Spergel |authorlink=:en:David Spergel |coauthors=''et al.'' |date=2003 |title=First-Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Observations: Determination of Cosmological Parameters |publisher= |journal=[[アストロフィジカルジャーナル|Astrophysical Journal]] Supplement Series (ApJS) |volume=148 |issue=1 2003 |doi=10.1086/377226 |pages=175–194 |language=en |accessdate=2020-01-25 }}</ref>
|2}}

== 関連項目 ==
* [[HD 140283]]

== 外部リンク ==
* <!--Wright_2019ed-->{{Cite web |last=Wright |first=Edward L. |author=Edward L. Wright |authorlink=:en:Edward L. Wright |date=15 July 2019 ed. |title=Ned Wright's Cosmology Tutorial |url=https://www.astro.ucla.edu/~wright/cosmolog.htm |publisher= |website=UCLA Division of Astronomy & Astrophysics |language=en |accessdate=2020-01-25 |ref={{SfnRef|E.L.Wright|2019}} }}
* <!--Wright_2012ed-->{{Cite web |last=Wright |first=Edward L. |author=Edward L. Wright |authorlink=:en:Edward L. Wright |date=27 December 2012 ed. |title=Age of the Universe |url=https://www.astro.ucla.edu/~wright/age.html |publisher= |website=UCLA Division of Astronomy & Astrophysics |language=en |accessdate=2020-01-25 |ref={{SfnRef|E.L.Wright|2012}} }}
* <!--Hu-->{{Cite web |last=Hu |first=Wayne |author=Wayne Hu |date= |title=CMB Power Animations |url=http://background.uchicago.edu/~whu/metaanim.html |publisher= |website=Wayne Hu's Tutorials |language=en |accessdate=2020-01-25 |ref={{SfnRef|Hu_CMB Power Animations}} }}
* <!--Ostriker-->{{Cite journal |last1=Ostriker |first1=Jeremiah P. |author1=Jeremiah P. Ostriker |authorlink1=:en:Jeremiah P. Ostriker |last2=Steinhardt |first2=Paul J. |author2=Paul J. Steinhardt |authorlink2=:en:Paul Steinhardt  |date=16 May 1995 |title=Cosmic Concordance |url=https://arxiv.org/abs/astro-ph/9505066 |publisher=[[コーネル大学|Cornell University]] |website=[[arXiv]] |journal=Astrophysics |language=en |accessdate=2020-01-25 |ref={{SfnRef|Ostriker & Steinhardt|1995}} }}
* <!--SEDS_2007ed-->{{Cite web |author= |date=21 August 2007 ed. |title=Globular Star Clusters |url=https://web.archive.org/web/20090418144223/http://www.seds.org/messier/glob.html |publisher=[[Students for the Exploration and Development of Space]] (SEDS) |website= |language=en |accessdate=2020-01-25 |ref={{SfnRef|SEDS|2007}} }}
* <!--Iskander-->{{Cite web |last=Iskander |first=Emad |author=Emad Iskander |date= |title=Independent age estimates |url=http://www.astro.ubc.ca/people/scott/bbage.html |publisher= |website= |language=en |accessdate=2020-01-25 |ref={{SfnRef|Iskander}} }}
* {{Cite web |title=The Scale of the Universe (Space) |url=http://www.krysstal.com/scale.html |publisher=KryssTal |website=The KryssTal Web Site |language=en |accessdate=2020-01-25 |ref={{SfnRef|KryssTal}} }}

{{Astro-stub}}

{{DEFAULTSORT:うちゆうねんれい}}
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