大規模な絶滅は大きい順から判定していけます。大絶滅になるほどその事象は見つけやすくなります。その原因を特定することは、なかなか困難です。なぜなら、原因となる現象と絶滅との因果関係を示すことが難しいからです。
前回、大絶滅ほどその信憑性が高くなることを紹介しました。では、顕生代で、大きな絶滅は、どれくらいあったかをみていきましょう。これまでの研究で、5つの大きな絶滅があったことがわかっています。5つの大絶滅は、エッセイでも何度か紹介してきましたが、「ビックファイブ」と呼ばれています。ビックファイブの概要をみていきましょう。
最初の大絶滅は、オルドビス紀とシルル紀の時代境界(4億4400万年前)の大絶滅です。すべての種の85%が絶滅したと考えられています。サンゴ、三葉虫、腕足動物、コノドント(ヤツメウナギに似た生物)などの海洋生物が、大絶滅を起こしました。
2番目は、デボン紀後期(3億8300万年から3億5900万年前)には、生物種の約75%が絶滅しました。絶滅は2500万年の長い期間にわたって、種の多様化も少なくなり、造礁性(礁をつくる)の層孔虫やコノドント、アンモナイトの仲間などが絶滅しています。
3番目は、ペルム紀ー三畳紀絶滅(2億5200万年前)で、短期間(6万年ほど)で、海棲生物の種の96%が、陸棲生物の種の75%が絶滅しています。それまで存在していた森林も消滅しています。生物は1000万年間ほど回復しませんでした。史上最大の絶滅とされています。今回のシリーズで紹介するのは、この時代の絶滅です。
4番目が三畳紀ージュラ紀の境界(2億100万年前)の大絶滅です。陸と海の全生物種の80%が絶滅しています。陸上生物では、鳥類、翼竜、主竜類などで、特にワニ類が多く絶滅しました。
5番目は、白亜紀ー古第三紀の境界(6600万年前)、K-Pg境界と呼ばれるもので、恐竜の大絶滅として有名になっています。恐竜の大半の他にも、全生物種の約76%が絶滅しています。この大絶滅は、ユカタン半島沖に落下した径約12キロの隕石が原因だと特定されています。
大絶滅は化石の出現が途絶えることでわかります。しかし、その原因を特定するのはなかなか難しいものです。絶滅の直前から期間に特徴的な現象が見つかっていることもあります。一番目のオルドビス紀ーシルル紀の大絶滅は急激な寒冷化、2番目デボン紀後期の絶滅は繰り返し起こった海洋無酸素事、4番目は三畳紀ージュラ紀の境界は、大気中の二酸化炭素濃度の上昇(4倍)と温暖化、海洋の酸性化、などが起こっています。これらの現象と絶滅との因果関係は不明です。
多くの大絶滅が見つかっていますが、その原因はK-Pg境界以外のものでは、確定されていません。生物は、顕生代以降、地球の多くの環境に進出してきました。海洋(深海から浅海、海表付近から海底)から陸地(平地から高山、熱帯から寒冷地)まで、多様な環境に多様な生物種が広がってきました。それらの生物種を大量に絶滅させるのは、なかなか難しいことになります。隕石衝突のような天変地異のようなものがあれば、それを主原因にして考えればいいのですが、隕石の衝突が検証されているのは、K-Pg境界だけです。
・新型ウイルス・
札幌の雪まつりを終わりました。
雪まつりがニュースでも取り上げられることが
少なかったようでした。
新型コロナウイルスのニュースが
主流となっているせいでしょうか。
中国では多くの人が死亡しているようで、
SARSの死者数を越えたようです。
今回のウイルスは、感染力が高いこととと
潜伏期間が長いのが特徴のようです。
その特徴が今回の流行と封じ込めを
難しくしているようです。
3月には夫婦で横浜と京都に出かける予定なので
今後の動向が心配です。
・研究を進める・
大学の後期の成績評価も終わり、
入試の第一陣も終わり、あとは判定作業となります。
2年生、3年生は実習の準備がはじまり、
4年生は卒業の準備です。
実習を担当しているので、落ち着かないところもあります。
時間が一番ある時期でもあるので、
研究を進めていきたいと思っています。
2020年2月13日木曜日
2020年2月6日木曜日
2_171 グアダルピアン世末の絶滅 1:不在の証明
生物の進化は化石で探るしかありません。しかし、化石から、進化が起こったことを検証するのは、難しいものです。化石の不在からわかることがあります。それは種の絶滅です。絶滅は大きいほど、その確かさが増していきます。
過去から現在までの生物の進化は、化石の変化をみることで調べていきます。当然、化石が少ない、あるいはない時代では、進化をとらえるのが難しくなります。進化がよくわかるのは、化石が「たくさん」残されてくるカンブリア紀以降、いわゆる「顕生代」になってからです。
では、「たくさん」残された化石から、生物の進化をどのように探るのでしょうか。そこには科学的な信頼性はあるのでしょうか。まずは、生物の種に注目して、考えていきましょう。
連続した地層があり、そこからはアンモナイトの多様な種の化石が多産するとします。ある化石種Aに注目しましょう。そのAは、ある地層 H1 より上(新しい時代)の地層からは、見つからなくなったとしましょう。その地層 H1 の直上の地層 H2 から、その種に似ていますが、少し異なった化石Bが見つかり出したとしましょう。
これらの情報から、化石種Aは、H1 の時代には見つからないということですから、多分、絶滅したと考えられます。ただし、正確にその時代かどうかはわかりませんが、その以降見つからないということは、その地層が形成された時代頃に絶滅したと考えていいでしょう。
種Bは、絶滅した種Aに似ていることから、Aから新たに生まれた新種として誕生し、Aに取って代わる、種の交代が起こったと考えます。もちろん、古生物学者は、その「似ている」ことを客観的に示すために、いろいろな特徴を観察、計測し、統計処理をしながら、客観性を高めていくことになります。このような化石から得られた情報から、個々の種に関して生物進化を考えていくわけです。
しかし、論理的には、種Aが別の種Bに変化したかどうかは、検証できません。なぜなら、過去の事象を起こった時代に遡って(出向いて)調べることができません。また、実際に進化という現象を見ることも難しいでしょう。したがって、可能性の大きなものとして、AからBへの進化と考えるのが妥当とだということになります。このような個々の妥当性の事例を多数集めることで、アンモナイトの大きなグループの進化、そして頭足類、動物、生物などの進化を推定していくことになります。しかし、それはあくまでも可能性を高めるだけであって、検証できるわけではありません。
ここまでの話で確かなことがあります。A種の H2 以降の層準での欠如は、その時代以降での種数の激減、あるいは絶滅を意味している点です。不在の証明はなかなか難しいですが、その層準で多数の種が欠如、あるいは化石の激減していれば、多数の種の絶滅、異変があったことがわかります。絶滅が大きければ大きいほど、大きな異変となります。
皮肉なことですが、生物にとっての大惨事ほど、信憑性が高まります。大絶滅の認定は、かなり確からしくなります。ただし、何が起こったかは、別の問題ですが。
・大学入試・
大学入試がはじまりました。
大学の講義も終わり、定期試験、成績評価も一段落です。
大学は、卒業生や進級という区切りが進行し
新入生を迎えるための準備も平行して進む時期です。
教員は、授業はないので時間に余裕ができますが、
校務がいろいろ入り、ばたばたする時期でもあります。
校務の合間の時間で、研究を進めていきたいと思っています。
・コロナウイルス・
新型コロナウイルスに関する情報は
日々刻々変化しています。
このエッセイを書いている時点で
内閣府(厚生労働省)の発表(1/31現在)によると、
世界中で感染者合計は9800人で、
内、死亡者は212人となっています。
致死率は2%程度で、高くなさそうです。
ですが、潜伏期間が長いこと、
感染力が強いことが心配です。
札幌では、雪まつりの真っ最中です。
自衛としては、不要不急の人混みへは、
極力出かけないことでしょうか。
過去から現在までの生物の進化は、化石の変化をみることで調べていきます。当然、化石が少ない、あるいはない時代では、進化をとらえるのが難しくなります。進化がよくわかるのは、化石が「たくさん」残されてくるカンブリア紀以降、いわゆる「顕生代」になってからです。
では、「たくさん」残された化石から、生物の進化をどのように探るのでしょうか。そこには科学的な信頼性はあるのでしょうか。まずは、生物の種に注目して、考えていきましょう。
連続した地層があり、そこからはアンモナイトの多様な種の化石が多産するとします。ある化石種Aに注目しましょう。そのAは、ある地層 H1 より上(新しい時代)の地層からは、見つからなくなったとしましょう。その地層 H1 の直上の地層 H2 から、その種に似ていますが、少し異なった化石Bが見つかり出したとしましょう。
これらの情報から、化石種Aは、H1 の時代には見つからないということですから、多分、絶滅したと考えられます。ただし、正確にその時代かどうかはわかりませんが、その以降見つからないということは、その地層が形成された時代頃に絶滅したと考えていいでしょう。
種Bは、絶滅した種Aに似ていることから、Aから新たに生まれた新種として誕生し、Aに取って代わる、種の交代が起こったと考えます。もちろん、古生物学者は、その「似ている」ことを客観的に示すために、いろいろな特徴を観察、計測し、統計処理をしながら、客観性を高めていくことになります。このような化石から得られた情報から、個々の種に関して生物進化を考えていくわけです。
しかし、論理的には、種Aが別の種Bに変化したかどうかは、検証できません。なぜなら、過去の事象を起こった時代に遡って(出向いて)調べることができません。また、実際に進化という現象を見ることも難しいでしょう。したがって、可能性の大きなものとして、AからBへの進化と考えるのが妥当とだということになります。このような個々の妥当性の事例を多数集めることで、アンモナイトの大きなグループの進化、そして頭足類、動物、生物などの進化を推定していくことになります。しかし、それはあくまでも可能性を高めるだけであって、検証できるわけではありません。
ここまでの話で確かなことがあります。A種の H2 以降の層準での欠如は、その時代以降での種数の激減、あるいは絶滅を意味している点です。不在の証明はなかなか難しいですが、その層準で多数の種が欠如、あるいは化石の激減していれば、多数の種の絶滅、異変があったことがわかります。絶滅が大きければ大きいほど、大きな異変となります。
皮肉なことですが、生物にとっての大惨事ほど、信憑性が高まります。大絶滅の認定は、かなり確からしくなります。ただし、何が起こったかは、別の問題ですが。
・大学入試・
大学入試がはじまりました。
大学の講義も終わり、定期試験、成績評価も一段落です。
大学は、卒業生や進級という区切りが進行し
新入生を迎えるための準備も平行して進む時期です。
教員は、授業はないので時間に余裕ができますが、
校務がいろいろ入り、ばたばたする時期でもあります。
校務の合間の時間で、研究を進めていきたいと思っています。
・コロナウイルス・
新型コロナウイルスに関する情報は
日々刻々変化しています。
このエッセイを書いている時点で
内閣府(厚生労働省)の発表(1/31現在)によると、
世界中で感染者合計は9800人で、
内、死亡者は212人となっています。
致死率は2%程度で、高くなさそうです。
ですが、潜伏期間が長いこと、
感染力が強いことが心配です。
札幌では、雪まつりの真っ最中です。
自衛としては、不要不急の人混みへは、
極力出かけないことでしょうか。
2020年1月30日木曜日
6_173 宇宙の元素 5:新たなモデルの必要性
宇宙の初期に重い元素ができ、銀河全体に広がっていることがわかりました。この現象は、これまでのモデルでは説明できないものでした。そのためには、いくつかの条件をクリアしなければなりません。それは今後の課題ですね。
宇宙が創生されて8億年で、ヘリウムより重い元素である炭素ガスが、銀河全体に広がっていることが今回の論文の重要な点でした。複数の銀河(18個)の銀河で同じようなことが確認されているので、藤本さんたちはこれを宇宙の環境汚染と呼びました。ここでは、炭素の拡散と呼びましょう。
前回紹介したように、短時間で重い元素が広がるには、いくつかの条件をクリアする必要があります。
重い元素は、恒星の内部や超新星を起こしたとき(星が死ぬ時)に形成されます。恒星の形成から死(超新星爆発)までの一生を8億年以内で終わらせる必要があります。これは今までにない短い時間です。また、できた元素が超新星爆発で、銀河全体に広がってかなければなりません。ひとつの星からの元素では、銀河全体に広がる必要があります。
銀河が、いつ、どのようにできたのかは、まだ詳しくわかっていません。できたての銀河の中で、至るところで巨大な星が、短時間で一生を終え重い元素をばらまき、その元素が銀河全体に行き渡らさせなければなりません。このような条件をクリアなければなりません。
さらに、多くの銀河で同じような時期に、同様の炭素の拡散が見つかっていることから、同じメカニズムが、宇宙誕生時、さらに銀河誕生時に起こったことになります。
このような条件は、宇宙のはじまりや、銀河の誕生について、今まで考えられていないことでした。今後、重い元素の急速な形成、拡散のために新たなモデルを考えなければならなくなりました。
共同研究者のメンバーで欧州南天天文台のアイビソン(Ivison)さんは、インタビューで、次のようなアイディアを出されています。
その巨大ブラックホールが、重い元素の拡散に重要な役割を果たしたのではないかというアイディアを述べています。銀河の中心部に超巨大なブラックホールがあることは知られています。銀河中心の巨大なブラックホールのできたての頃、高速のガスや強力な光が吹き出し、その影響が銀河全体に及んだためではないかと考えました。ブラックホールの強力なガスや光が、各地で起こった超新星爆発でできた元素を、銀河全体に広く吹き飛ばしたのはないかということです。
しかし、ここで示したのでは、まだアイディアの段階です。正式なモデルにする必要があります。モデルを提示するためには、証拠や検証が必要となります。新しいモデルでは、当たり前のことですが、今回の現象を説明するだけでなく、これまであったデータや証拠も説明できるものでなければなりません。それは、今後の課題ですので、期待していきましょう。
・定期試験・
大学はいよいよ後期の定期試験に突入しました。
私の担当の科目と補助監督もあたっています。
試験になると、授業が終わり一段落ですが、
これから、成績評価と大学入試関係の業務がはじまります。
細切れですが、いろいろな忙しさもでてきます。
しかし、授業が終わったので、一息つけます。
・排雪作業・
今年の北海道は非常に積雪が少ないです。
雪が多いときは、各家庭の除雪が
家の周りにいっぱいに積み上がります。
それは市の予算と自治会費で
1年に一回、排雪費用が計上されています。
雪が多いときは、多くの家庭が助かっています。
しかし、雪が少ないときも、
市の予算計上されているものは執行されています。
今年も、雪が少ないのです排雪作業がはじまりました。
次年度に回すことができれば、
積雪が大きときは、2度排雪することにできればいいのですが。
お役所の予算はそうもいかないのでしょうね。
宇宙が創生されて8億年で、ヘリウムより重い元素である炭素ガスが、銀河全体に広がっていることが今回の論文の重要な点でした。複数の銀河(18個)の銀河で同じようなことが確認されているので、藤本さんたちはこれを宇宙の環境汚染と呼びました。ここでは、炭素の拡散と呼びましょう。
前回紹介したように、短時間で重い元素が広がるには、いくつかの条件をクリアする必要があります。
重い元素は、恒星の内部や超新星を起こしたとき(星が死ぬ時)に形成されます。恒星の形成から死(超新星爆発)までの一生を8億年以内で終わらせる必要があります。これは今までにない短い時間です。また、できた元素が超新星爆発で、銀河全体に広がってかなければなりません。ひとつの星からの元素では、銀河全体に広がる必要があります。
銀河が、いつ、どのようにできたのかは、まだ詳しくわかっていません。できたての銀河の中で、至るところで巨大な星が、短時間で一生を終え重い元素をばらまき、その元素が銀河全体に行き渡らさせなければなりません。このような条件をクリアなければなりません。
さらに、多くの銀河で同じような時期に、同様の炭素の拡散が見つかっていることから、同じメカニズムが、宇宙誕生時、さらに銀河誕生時に起こったことになります。
このような条件は、宇宙のはじまりや、銀河の誕生について、今まで考えられていないことでした。今後、重い元素の急速な形成、拡散のために新たなモデルを考えなければならなくなりました。
共同研究者のメンバーで欧州南天天文台のアイビソン(Ivison)さんは、インタビューで、次のようなアイディアを出されています。
その巨大ブラックホールが、重い元素の拡散に重要な役割を果たしたのではないかというアイディアを述べています。銀河の中心部に超巨大なブラックホールがあることは知られています。銀河中心の巨大なブラックホールのできたての頃、高速のガスや強力な光が吹き出し、その影響が銀河全体に及んだためではないかと考えました。ブラックホールの強力なガスや光が、各地で起こった超新星爆発でできた元素を、銀河全体に広く吹き飛ばしたのはないかということです。
しかし、ここで示したのでは、まだアイディアの段階です。正式なモデルにする必要があります。モデルを提示するためには、証拠や検証が必要となります。新しいモデルでは、当たり前のことですが、今回の現象を説明するだけでなく、これまであったデータや証拠も説明できるものでなければなりません。それは、今後の課題ですので、期待していきましょう。
・定期試験・
大学はいよいよ後期の定期試験に突入しました。
私の担当の科目と補助監督もあたっています。
試験になると、授業が終わり一段落ですが、
これから、成績評価と大学入試関係の業務がはじまります。
細切れですが、いろいろな忙しさもでてきます。
しかし、授業が終わったので、一息つけます。
・排雪作業・
今年の北海道は非常に積雪が少ないです。
雪が多いときは、各家庭の除雪が
家の周りにいっぱいに積み上がります。
それは市の予算と自治会費で
1年に一回、排雪費用が計上されています。
雪が多いときは、多くの家庭が助かっています。
しかし、雪が少ないときも、
市の予算計上されているものは執行されています。
今年も、雪が少ないのです排雪作業がはじまりました。
次年度に回すことができれば、
積雪が大きときは、2度排雪することにできればいいのですが。
お役所の予算はそうもいかないのでしょうね。
2020年1月23日木曜日
6_172 宇宙の元素 4:炭素ガス形成
宇宙形成の最初期に、炭素ガスが銀河全体に広がっていたことが、明らかになりました。検証の結果、正しいことがわかってきました。しかし、そこにはいろいろな問題がありました。
前回紹介したように、藤本さんたちは、宇宙誕生から8億年しかたってないような複数の銀河を、炭素ガスが広く覆っていることを観測しました。この炭素ガスが、実はいろいろな問題があります。
ビックバンでできる元素のほとんどが、水素とヘリウムで、それらより重い元素は、ほとんど形成されません。宇宙形成直後8億年で、ヘリウムより重い元素ができているのは、非常に不思議です。ヘリウムより重い元素は、恒星の内部での核融合、あるいは恒星の一生の終わりに起こる超新星爆発などで形成されるものです。
重い元素ができるには、8億年の間に、星の誕生、核融合、死という一生を、急ぎ足で終えなければなりません。恒星の寿命は、星の質量が大きければ大きいほど短くなり、小さければ長くなります。恒星の死が短時間で終わることは、とてつも大きな星ができたことになります。宇宙誕生直後に、超巨大な恒星ができれば、短命で終わってもいいでしょう。ですが、8億年という期間で、本当に星が一生を過ごせるのでしょうか。これは1つ目の疑問です。
さらに大きな問題があります。それは、ひとつやふたつの恒星の死で、銀河全体を炭素ガスで満たすことができると考えられません。銀河全体で、一気に星ができて、一気に燃え尽きてしまい、炭素ガスを撒き散らす必要があります。これは、宇宙誕生のメカニズムとして、銀河内で巨大な星が一斉にでき、一斉に超新星爆発をする、というようなプロセスを持っていなければなりません。本当でしょうか。
このような問題を解決する一番簡単な答えは、観測ミスです。藤本さんたちも、最初に、自身らの観測ミスを考えました。観測精度が充分であれば、ミスかどうかを確認できます。アロマ望遠鏡の観測能力は他の望遠鏡の数倍以上の能力があるので、限られた時間の観測であっても、精度の高い結果がえられました。さらに、似た時期の複数のデータ(18個の銀河)を重ね合わせることで、その結果が正しいことも明らかになりました。
これまでにも、古い銀河に炭素や酸素などの重い元素があるのことは知られていましたが、その広がりは不明でした。しかし、今回の精度の高い観測で、銀河全体に炭素ガスが広がっていることが明らかになりました。
観測した同時期の銀河には、共通した特徴として、炭素ガスが広がっていることが明らかになりました。藤本さんたちは、これを宇宙の環境汚染と呼びました。
・センター試験・
センター試験が先週末に終わりました。
現在の形式での試験は、今回が最後になります。
来年度からは新しい形式の
大学共通テストになります。
しかし、試験内容は二転三転しています。
英語の業者試験が中止、
数学、国語の記述式試験は中止。
来年の受験生は気が気でないでしょう。
非常に残念ですが、
政治が国民の方を見ていない気がします。
・環境汚染・
今回紹介した論文は、プレス発表で
「環境汚染」という言葉を使っていました。
「環境汚染」はあまりいい言葉ではないと思います。
なぜなら、環境も汚染も、
どこかに人間の存在を感じさせる用語になっています。
宇宙の初期には人間は関与していません。
ですから、「環境汚染」という言葉は
アイキャッチとして用いられたのでしょう。
学術的内容にそぐわなく感じました。
前回紹介したように、藤本さんたちは、宇宙誕生から8億年しかたってないような複数の銀河を、炭素ガスが広く覆っていることを観測しました。この炭素ガスが、実はいろいろな問題があります。
ビックバンでできる元素のほとんどが、水素とヘリウムで、それらより重い元素は、ほとんど形成されません。宇宙形成直後8億年で、ヘリウムより重い元素ができているのは、非常に不思議です。ヘリウムより重い元素は、恒星の内部での核融合、あるいは恒星の一生の終わりに起こる超新星爆発などで形成されるものです。
重い元素ができるには、8億年の間に、星の誕生、核融合、死という一生を、急ぎ足で終えなければなりません。恒星の寿命は、星の質量が大きければ大きいほど短くなり、小さければ長くなります。恒星の死が短時間で終わることは、とてつも大きな星ができたことになります。宇宙誕生直後に、超巨大な恒星ができれば、短命で終わってもいいでしょう。ですが、8億年という期間で、本当に星が一生を過ごせるのでしょうか。これは1つ目の疑問です。
さらに大きな問題があります。それは、ひとつやふたつの恒星の死で、銀河全体を炭素ガスで満たすことができると考えられません。銀河全体で、一気に星ができて、一気に燃え尽きてしまい、炭素ガスを撒き散らす必要があります。これは、宇宙誕生のメカニズムとして、銀河内で巨大な星が一斉にでき、一斉に超新星爆発をする、というようなプロセスを持っていなければなりません。本当でしょうか。
このような問題を解決する一番簡単な答えは、観測ミスです。藤本さんたちも、最初に、自身らの観測ミスを考えました。観測精度が充分であれば、ミスかどうかを確認できます。アロマ望遠鏡の観測能力は他の望遠鏡の数倍以上の能力があるので、限られた時間の観測であっても、精度の高い結果がえられました。さらに、似た時期の複数のデータ(18個の銀河)を重ね合わせることで、その結果が正しいことも明らかになりました。
これまでにも、古い銀河に炭素や酸素などの重い元素があるのことは知られていましたが、その広がりは不明でした。しかし、今回の精度の高い観測で、銀河全体に炭素ガスが広がっていることが明らかになりました。
観測した同時期の銀河には、共通した特徴として、炭素ガスが広がっていることが明らかになりました。藤本さんたちは、これを宇宙の環境汚染と呼びました。
・センター試験・
センター試験が先週末に終わりました。
現在の形式での試験は、今回が最後になります。
来年度からは新しい形式の
大学共通テストになります。
しかし、試験内容は二転三転しています。
英語の業者試験が中止、
数学、国語の記述式試験は中止。
来年の受験生は気が気でないでしょう。
非常に残念ですが、
政治が国民の方を見ていない気がします。
・環境汚染・
今回紹介した論文は、プレス発表で
「環境汚染」という言葉を使っていました。
「環境汚染」はあまりいい言葉ではないと思います。
なぜなら、環境も汚染も、
どこかに人間の存在を感じさせる用語になっています。
宇宙の初期には人間は関与していません。
ですから、「環境汚染」という言葉は
アイキャッチとして用いられたのでしょう。
学術的内容にそぐわなく感じました。
2020年1月16日木曜日
6_171 宇宙の元素 3:モデルから
宇宙の年齢を、モデルから求める方法があります。それはかなり精度が上がっており、現状ではもっとも信頼性のある方法になっているようです。現状の138億年前という値が、かなり高精度で、あまり変動はなさそうです。
このシリーズの前半は、宇宙の年齢について見ています。今回は、宇宙誕生のモデルからの推定です。宇宙の晴れ上がりの時のゆらぎは、観測されます。ゆらぎは、当時の物質がどのように分布していたのかを反映しています。観測値のゆらぎを再現できるようなモデルを考えていきます。
現在、モデルの中でもっとも多くの人が用いているものは、ΛCDMモデルと呼ばれています。そのモデルから、宇宙の年齢を推定することができます。
2009年に打ち上げられたプランク衛星は、さらに高精度の観測をおこないました。その結果、宇宙は平坦で膨張は永遠に続きそうなこと、宇宙の質量のうち見える物質は4%、ダークマターは23%、不明の真空エネルギーは73%、最初の恒星が2億年後、などが明らかになりました。そして、2016年現在、ハッブル定数は、73.24±1.74km/s/Mpcとなり、宇宙の年齢は137.98±0.037億年となりました。
今後、ハッブル定数は、その精度が上がっていくことと思います。しかし、今後の研究目的は、宇宙の年齢の精度を上げることが主になることはないでしょう。ΛCDMモデルのより精度の高い検証と修正、あるいはΛCDMよりすぐれたモデルの導出ということになるのだろうと思います。
その付加的成果として、宇宙の年齢の精度が上がっていくことはあるのでしょう。しかし、これまでの年代値の変動をみていると、宇宙の年齢の138億年が、139億年や136億年に変わることはなさそうです。
さてここまでがこのシリーズの前半となります。いよいよ本題となる宇宙の元素についてです。
2019年12月に、東京大学の藤本征史さん(現在コペンハーゲン大学)たちの研究グループが、、古い銀河の観測をしました。チリのアタカマ砂漠にある「アルマ望遠鏡」を使ってのことです。銀河の年代は、130億年前のものでした。宇宙誕生の初期に形成された銀河です。
最も古い銀河は、2015年に報告されたEGS-zs8-1で、131億年前ものでした。ハワイのケックI望遠鏡を用いて発見されました。ですから、今回観測された銀河は、最古のものではありません。しかし、宇宙ができて8億年くらいしかたっていませんが、同時期の銀河を複数観測したとことろ、共通する不思議な特徴を見出しました。これらの銀河の半径3万光年ほどの領域で、炭素のガスが分布していることが明らかになりました。銀河を覆ってって炭素ガスがありました。
初期の銀河を覆う炭素ガスの意味するところはなんでしょうか。次回にしましょう。
・センター試験・
大学は、いよいよセンター試験を週末に迎えます。
現在の形式でのセンター試験は今回が最後になります。
今年度の受験生は、大変です。
次年度の試験の形式がどうなるかがはっきしりないからです。
もし浪人でもすることになったら、
どうなるかがわかっていません。
国のレベルで、二転三転しているので
状況もよくわかっていません。
次年度の受験生、とくに高校2年生は、
非常に困惑していることでしょう。
保護者の方々も困惑しているはずです。
大学で実施する側も、どうなるか気になります。
なにもかも未確定の部分が多すぎますね。
・ハッピーマンデイ・
大学の講義が、いよいよ終盤を迎えています。
曜日によっては、今週で終わる講義もあります。
多くは来週が最終になりますが、
毎回ですが、月曜日の処理が困っています。
大学の講義は、曜日進行なので、
ハッピーマンデイの祝日で月曜日が休みになることが
4日増えることになります。
決してハッピーではないです。
同じような苦労している業界もあるのでしょうね。
私は、講義期間は、休みなく実施したらと思うのですが、
それでは、休日祝日の意味がないといわれます。
このシリーズの前半は、宇宙の年齢について見ています。今回は、宇宙誕生のモデルからの推定です。宇宙の晴れ上がりの時のゆらぎは、観測されます。ゆらぎは、当時の物質がどのように分布していたのかを反映しています。観測値のゆらぎを再現できるようなモデルを考えていきます。
現在、モデルの中でもっとも多くの人が用いているものは、ΛCDMモデルと呼ばれています。そのモデルから、宇宙の年齢を推定することができます。
2009年に打ち上げられたプランク衛星は、さらに高精度の観測をおこないました。その結果、宇宙は平坦で膨張は永遠に続きそうなこと、宇宙の質量のうち見える物質は4%、ダークマターは23%、不明の真空エネルギーは73%、最初の恒星が2億年後、などが明らかになりました。そして、2016年現在、ハッブル定数は、73.24±1.74km/s/Mpcとなり、宇宙の年齢は137.98±0.037億年となりました。
今後、ハッブル定数は、その精度が上がっていくことと思います。しかし、今後の研究目的は、宇宙の年齢の精度を上げることが主になることはないでしょう。ΛCDMモデルのより精度の高い検証と修正、あるいはΛCDMよりすぐれたモデルの導出ということになるのだろうと思います。
その付加的成果として、宇宙の年齢の精度が上がっていくことはあるのでしょう。しかし、これまでの年代値の変動をみていると、宇宙の年齢の138億年が、139億年や136億年に変わることはなさそうです。
さてここまでがこのシリーズの前半となります。いよいよ本題となる宇宙の元素についてです。
2019年12月に、東京大学の藤本征史さん(現在コペンハーゲン大学)たちの研究グループが、、古い銀河の観測をしました。チリのアタカマ砂漠にある「アルマ望遠鏡」を使ってのことです。銀河の年代は、130億年前のものでした。宇宙誕生の初期に形成された銀河です。
最も古い銀河は、2015年に報告されたEGS-zs8-1で、131億年前ものでした。ハワイのケックI望遠鏡を用いて発見されました。ですから、今回観測された銀河は、最古のものではありません。しかし、宇宙ができて8億年くらいしかたっていませんが、同時期の銀河を複数観測したとことろ、共通する不思議な特徴を見出しました。これらの銀河の半径3万光年ほどの領域で、炭素のガスが分布していることが明らかになりました。銀河を覆ってって炭素ガスがありました。
初期の銀河を覆う炭素ガスの意味するところはなんでしょうか。次回にしましょう。
・センター試験・
大学は、いよいよセンター試験を週末に迎えます。
現在の形式でのセンター試験は今回が最後になります。
今年度の受験生は、大変です。
次年度の試験の形式がどうなるかがはっきしりないからです。
もし浪人でもすることになったら、
どうなるかがわかっていません。
国のレベルで、二転三転しているので
状況もよくわかっていません。
次年度の受験生、とくに高校2年生は、
非常に困惑していることでしょう。
保護者の方々も困惑しているはずです。
大学で実施する側も、どうなるか気になります。
なにもかも未確定の部分が多すぎますね。
・ハッピーマンデイ・
大学の講義が、いよいよ終盤を迎えています。
曜日によっては、今週で終わる講義もあります。
多くは来週が最終になりますが、
毎回ですが、月曜日の処理が困っています。
大学の講義は、曜日進行なので、
ハッピーマンデイの祝日で月曜日が休みになることが
4日増えることになります。
決してハッピーではないです。
同じような苦労している業界もあるのでしょうね。
私は、講義期間は、休みなく実施したらと思うのですが、
それでは、休日祝日の意味がないといわれます。
2020年1月9日木曜日
6_170 宇宙の元素 2:宇宙背景放射
宇宙の年齢の求め方には、いくつかの方法があります。もしそれぞれの方法がまったく関係しない方法で求められ、それが一致すれば、その値の信頼性が上がります。もうひとつの年齢を求める方法を見ていきましょう。
前回はハッブル定数から宇宙の年齢を求める方法を紹介しました。小松英一郎さんたちは、2008年に、当時、最も精度のいい観測データに基づいて計算したハッブル定数は 70.5±1.3 km/s/Mpcで、ハッブル時間は138.7 ± 2.6億年となると算出しました。これが、ハッブル定数から求めた宇宙の年齢でした。
次は、宇宙の背景放射で求める方法についてみていきます。
宇宙背景放射とは、アメリカのペンジャスとウィルソンが1965年に発見したものです。電波を観測するつもりでつくったアンテナが、宇宙のあらゆる方向から、背景のようにやってくるノイズ(マイクロ波の雑音)を捉えました。そのときのノイズのスペクトルのパターンが、絶対温度3℃(-270℃)のときの放射(黒体放射)に一致していました。
この放射は、もともと宇宙が高密度高温の時、つまりビックバンの時の状態の時、もっていた熱が放射して、宇宙を満たしていました。宇宙が膨張すると、宇宙はその外はないので、外とのエネルギーのやり取りはありません。ですから、宇宙の膨張とともに、温度が下がっていきます。その結果、観測された温度まで下がったと考えられます。
高温のときのスペクトルが、現在も宇宙を飛び交っていることになります。この状態の時を、「宇宙の晴れ上がり」と呼んでいます。
その後、この宇宙背景放射を正確に観測するために、1989年、宇宙背景放射観測衛星COBEを打ち上げました。その結果、宇宙背景放射に10万分1のゆらぎ、ムラがあることわかりました。
2001年、さらに精度を上げるためにウィルキンソン・マイクロ波異方性探査機WMAPが打ち上げられました。その結果、背景放射のムラを高精度で測定して、宇宙には100万分1のゆらぎはあるが、非常に平坦であること、宇宙のエネルギー構成が定まり、宇宙の年齢が137±2億年であることもわかりました。
もうひとつ、宇宙の年齢を推定する方法があります。これは、宇宙の晴れ上がりの時のゆらぎとも関係しています。それは宇宙誕生のモデルから推定するものです。それは、次回としましょう。
・独立した方法・
ここで述べた宇宙の年齢の求め方でみてきたように、
まったく別の方法で求めることを
「独立した方法」といいます。
それらが一致すれば、それは有力な根拠となります。
ただし、それぞれの方法で求め方や観測方法、
根拠データが異なるため、精度も異なります。
それぞれの精度の比較はできませんが、
値の信頼については、高いものとなっていきます。
独立した方法で、38億年になるのは、
宇宙の年齢として、信頼性が高いものです。
・筋肉痛が・
北海道の正月は、穏やかにはじまりました。
私は、31日まで研究室にいき、
3日から通常通りに仕事をはじめました。
学生には「大学に住んでいるのですか」、
と聞かれませんした。
住んでいるわけではないのですが、
「まあ半分住んでいるようなものだ」と答えました。
大学は6日まで全館休館で、暖房も最小になっているので
研究室が寒くて仕方がありません。
そのためでしょうか、4日には腰痛に似た筋肉痛がでてきました。
まあ、無理はしないようにして、
寒さは避けて、6日は自宅で少し仕事をして療養しました。
・のんびりと・
今年は、子どもたちがいないので、
のんびりとした正月になりました。
お雑煮も2日間だけのあっさりしたものでした。
夫婦だけなので、最小限にしました。
元旦は、私が福袋で買い物を、家内はスイートを。
2日は温泉にいきました。
3日はもう通常通りになりました。
これからもこんな正月になるでしょうね。
前回はハッブル定数から宇宙の年齢を求める方法を紹介しました。小松英一郎さんたちは、2008年に、当時、最も精度のいい観測データに基づいて計算したハッブル定数は 70.5±1.3 km/s/Mpcで、ハッブル時間は138.7 ± 2.6億年となると算出しました。これが、ハッブル定数から求めた宇宙の年齢でした。
次は、宇宙の背景放射で求める方法についてみていきます。
宇宙背景放射とは、アメリカのペンジャスとウィルソンが1965年に発見したものです。電波を観測するつもりでつくったアンテナが、宇宙のあらゆる方向から、背景のようにやってくるノイズ(マイクロ波の雑音)を捉えました。そのときのノイズのスペクトルのパターンが、絶対温度3℃(-270℃)のときの放射(黒体放射)に一致していました。
この放射は、もともと宇宙が高密度高温の時、つまりビックバンの時の状態の時、もっていた熱が放射して、宇宙を満たしていました。宇宙が膨張すると、宇宙はその外はないので、外とのエネルギーのやり取りはありません。ですから、宇宙の膨張とともに、温度が下がっていきます。その結果、観測された温度まで下がったと考えられます。
高温のときのスペクトルが、現在も宇宙を飛び交っていることになります。この状態の時を、「宇宙の晴れ上がり」と呼んでいます。
その後、この宇宙背景放射を正確に観測するために、1989年、宇宙背景放射観測衛星COBEを打ち上げました。その結果、宇宙背景放射に10万分1のゆらぎ、ムラがあることわかりました。
2001年、さらに精度を上げるためにウィルキンソン・マイクロ波異方性探査機WMAPが打ち上げられました。その結果、背景放射のムラを高精度で測定して、宇宙には100万分1のゆらぎはあるが、非常に平坦であること、宇宙のエネルギー構成が定まり、宇宙の年齢が137±2億年であることもわかりました。
もうひとつ、宇宙の年齢を推定する方法があります。これは、宇宙の晴れ上がりの時のゆらぎとも関係しています。それは宇宙誕生のモデルから推定するものです。それは、次回としましょう。
・独立した方法・
ここで述べた宇宙の年齢の求め方でみてきたように、
まったく別の方法で求めることを
「独立した方法」といいます。
それらが一致すれば、それは有力な根拠となります。
ただし、それぞれの方法で求め方や観測方法、
根拠データが異なるため、精度も異なります。
それぞれの精度の比較はできませんが、
値の信頼については、高いものとなっていきます。
独立した方法で、38億年になるのは、
宇宙の年齢として、信頼性が高いものです。
・筋肉痛が・
北海道の正月は、穏やかにはじまりました。
私は、31日まで研究室にいき、
3日から通常通りに仕事をはじめました。
学生には「大学に住んでいるのですか」、
と聞かれませんした。
住んでいるわけではないのですが、
「まあ半分住んでいるようなものだ」と答えました。
大学は6日まで全館休館で、暖房も最小になっているので
研究室が寒くて仕方がありません。
そのためでしょうか、4日には腰痛に似た筋肉痛がでてきました。
まあ、無理はしないようにして、
寒さは避けて、6日は自宅で少し仕事をして療養しました。
・のんびりと・
今年は、子どもたちがいないので、
のんびりとした正月になりました。
お雑煮も2日間だけのあっさりしたものでした。
夫婦だけなので、最小限にしました。
元旦は、私が福袋で買い物を、家内はスイートを。
2日は温泉にいきました。
3日はもう通常通りになりました。
これからもこんな正月になるでしょうね。
2020年1月2日木曜日
6_169 宇宙の元素 1:宇宙の年齢
今年最初のエッセイは、宇宙のはじまりの話をしましょう。宇宙は、いつ、どのように誕生したのでしょうか。最近、宇宙のはじまりの様子がわかってきました。まずは、宇宙の年齢を求める方法から見ていきましょう。
昔は年齢を「かぞえ」で数え、歳のはじめに皆がひとつ歳をとりました。今は、誕生日をもって歳をとる「満年齢」を用いています。しかし、地球の古いことや宇宙の古いことは、かぞえも、満も、誤差範囲なります。
そもそも誕生日は誕生の様子は、だれも記録、記憶していないので、現在えられる観測をもとに調べていくことになります。宇宙の歳の話しからはじめましょう。
宇宙の年齢は、どのようにして求められるのでしょうか。いくつかの方法があります。ひとつはハッブル定数から求める方法です。
ハッブル定数とは、宇宙が膨張していることがわかったときに、その由来はさかのぼります。アメリカの天文学者ハッブルが、1929年に、地球(私たちの太陽系)からの距離を横軸に、地球からその天体が遠ざかる速度を縦軸にしたグラフに、遠くの銀河の観測データを記入していくと、右肩上がりの分布になることを示しました。このグラフが宇宙が膨張していることの根拠となりました。
データの分布を直線に回帰し、その傾きを求めたものが、発見者にちなみ「ハッブル定数」と呼ばれました。その傾きの次元(単位)は、1/(時間)となり、(時間)の逆数です。したがって、ハッブル定数の逆数の次元は、(時間)となります。この値は、「ハッブル時間」と呼ばれ、宇宙の年齢を示すと考えられます。
しかし、「ハッブル時間」は、宇宙の膨張が一定であるという前提に立っていますが、そこには根拠がありません。グラフで直線とみなしたのは、宇宙の物質の量を考慮していないという問題がありました。宇宙には多くの物質があります。その物質間に働く引力で、膨張を抑える力が働きます。引力は距離の二乗に逆比例します。ビックバンのときは、引力が強かったので、ビックバンのときは引力を振り切るために、膨張の速度は速く、だんだん減速していることになります。減速も実測されてきました。
この物質の量と分布は非常に難しい問題となっています。精度の上げるためには、別の方法が必要です。その方法として、宇宙の背景放射を用いるものがあります。それは、次回としましょう。
・年始の挨拶は電話で・
明けましておめでとうございます。
今年から、我が家は夫婦ふたりでの正月になります。
子どもたちが家を離れているのですが、
母の実家の近く住んでいます。
母は独居ですが、親族のために多くの餅をつきます。
機械でつくのですが、手伝いに親族も来るので、
子どもたちも訪れ参加しました。
母には週に何度も電話をしているのですが、
年に2、3度しか会うことがありません。
考えたら、母にも子どもたち会うのは、それくらいの頻度です。
今年は、家族全員の年始の挨拶は電話になります。
・暮は餅つき・
我が家でも、機械で餅つきをします。
もち米を前日に水につけておき、機械に入れれば、
自動でつき上げてくれので非常に楽です。
正月用の餅も重要なのですが、
つきたての餅を食べるのも楽しみです。
我が家の定番は、大根おろしや納豆もいいのですが、
シンプルに磯辺巻きが一番ですね。
・お雑煮・
正月のお雑煮は各地、各家庭で異なるでしょう。
我が家、昨年までは、京都の母のものと同じで、
白味噌仕立てで丸餅、小芋、大根を入れるのシンプルなものでした。
他に、いろいろとお重に入れるようなお節もつまみます。
雑煮は朝食だけで、昼も夜も別のメニューにしています。
今年は、市販の味噌出しを用いて、
丸餅は入れるのですが、鍋風にすることにしました。
餅を入れて雑煮代わりに食べることにしました。
夫婦ふたりなのはじめての試みです。
昔は年齢を「かぞえ」で数え、歳のはじめに皆がひとつ歳をとりました。今は、誕生日をもって歳をとる「満年齢」を用いています。しかし、地球の古いことや宇宙の古いことは、かぞえも、満も、誤差範囲なります。
そもそも誕生日は誕生の様子は、だれも記録、記憶していないので、現在えられる観測をもとに調べていくことになります。宇宙の歳の話しからはじめましょう。
宇宙の年齢は、どのようにして求められるのでしょうか。いくつかの方法があります。ひとつはハッブル定数から求める方法です。
ハッブル定数とは、宇宙が膨張していることがわかったときに、その由来はさかのぼります。アメリカの天文学者ハッブルが、1929年に、地球(私たちの太陽系)からの距離を横軸に、地球からその天体が遠ざかる速度を縦軸にしたグラフに、遠くの銀河の観測データを記入していくと、右肩上がりの分布になることを示しました。このグラフが宇宙が膨張していることの根拠となりました。
データの分布を直線に回帰し、その傾きを求めたものが、発見者にちなみ「ハッブル定数」と呼ばれました。その傾きの次元(単位)は、1/(時間)となり、(時間)の逆数です。したがって、ハッブル定数の逆数の次元は、(時間)となります。この値は、「ハッブル時間」と呼ばれ、宇宙の年齢を示すと考えられます。
しかし、「ハッブル時間」は、宇宙の膨張が一定であるという前提に立っていますが、そこには根拠がありません。グラフで直線とみなしたのは、宇宙の物質の量を考慮していないという問題がありました。宇宙には多くの物質があります。その物質間に働く引力で、膨張を抑える力が働きます。引力は距離の二乗に逆比例します。ビックバンのときは、引力が強かったので、ビックバンのときは引力を振り切るために、膨張の速度は速く、だんだん減速していることになります。減速も実測されてきました。
この物質の量と分布は非常に難しい問題となっています。精度の上げるためには、別の方法が必要です。その方法として、宇宙の背景放射を用いるものがあります。それは、次回としましょう。
・年始の挨拶は電話で・
明けましておめでとうございます。
今年から、我が家は夫婦ふたりでの正月になります。
子どもたちが家を離れているのですが、
母の実家の近く住んでいます。
母は独居ですが、親族のために多くの餅をつきます。
機械でつくのですが、手伝いに親族も来るので、
子どもたちも訪れ参加しました。
母には週に何度も電話をしているのですが、
年に2、3度しか会うことがありません。
考えたら、母にも子どもたち会うのは、それくらいの頻度です。
今年は、家族全員の年始の挨拶は電話になります。
・暮は餅つき・
我が家でも、機械で餅つきをします。
もち米を前日に水につけておき、機械に入れれば、
自動でつき上げてくれので非常に楽です。
正月用の餅も重要なのですが、
つきたての餅を食べるのも楽しみです。
我が家の定番は、大根おろしや納豆もいいのですが、
シンプルに磯辺巻きが一番ですね。
・お雑煮・
正月のお雑煮は各地、各家庭で異なるでしょう。
我が家、昨年までは、京都の母のものと同じで、
白味噌仕立てで丸餅、小芋、大根を入れるのシンプルなものでした。
他に、いろいろとお重に入れるようなお節もつまみます。
雑煮は朝食だけで、昼も夜も別のメニューにしています。
今年は、市販の味噌出しを用いて、
丸餅は入れるのですが、鍋風にすることにしました。
餅を入れて雑煮代わりに食べることにしました。
夫婦ふたりなのはじめての試みです。
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