宇宙背景放射

宇宙誕生初期に、光子やニュートリノが作られた。これが現在も宇宙全体に一様に広がり、残っている。

宇宙の晴れ上がりの頃、宇宙の温度は3000K(2,727℃)程度だったと考えられている。しかし宇宙の膨張に伴い輻射温度は下がった。

現在観測される宇宙背景放射の波長は11mmであり、2.74K(−270.41℃)の黒体輻射に相当し、約1/1100となる。この波長から、宇宙の晴れ上がりから現在まで宇宙は約1,100倍膨張し、光の波長は赤方偏移で大きく引き伸ばされていることがわかる。

なお、この波長は電磁波ではマイクロ波に相当する。マイクロ波は水に吸収されてしまうため地上からの観測は難しく、標高の高い場所や、衛星によって観測されている。

NASAの衛星COBEの観測によると、背景放射は満遍なく存在するわけではなく濃淡がある(非等方)ことが分かった。

これはつまり、宇宙は生まれた時点で既に不均質だった証拠であり、この「ゆらぎ」が後に物質の濃淡を作り出し、もって宇宙の大規模構造、銀河、恒星や惑星、そして我々人類ら生物を作り出したのである。

もしこの「ゆらぎ」が存在しなかったと仮定すると、物質は満遍なく宇宙に充満し濃度が高まらないため、銀河や恒星なども作られず、生物も生まれなかったと考えられる。

スウェーデン王立科学アカデミーは、COBEプロジェクトの中心的人物だったNASAの天体物理学者John Cromwell Mather(ジョン・クロムウェル・マザー)と、米カリフォルニア大学George Fitzgerald Smoot(ジョージ・フィッツジェラルド・スムート)教授の2名に、2006(平成18)年のノーベル物理学賞を与えた。

このニュートリノは人体を毎秒千兆個以上も貫通しているとされるが、他の物質と反応しないため、人体には殆ど影響はない。

また、背景放射が約3K(−270℃)であることをもって、宇宙の温度は約3K(−270℃)だ、とするのは大きな誤りである。正確には「宇宙は温度換算で3K(−270℃)の背景輻射に満たされている」というだけに過ぎず、「3K(−270℃)の温度である」とは違うということである。