宇宙の未来を考える。ダークエネルギーが握る3つの結末 #10

「ビッグウィンパー」「ビッグリップ」「ビッグクランチ」

ポテトが不足がちなハンバーガー屋の新メニューじゃありません。じつは、これらは「宇宙の未来」のシナリオです。

実際にどうなるかは誰にもわかりませんが、どれを選んでも、子どもが喜べない出来事しか詰まっていません。

宇宙は「アンハッピーセット」しか取り扱っていないのです。

でも希望はあります。そんな話です。

宇宙の3つの時代

宇宙は、約138億年に、ビッグバンによって華々しく始まった。

そこから現在に至るまでに、大きく3つの時代に分けることができる。

宇宙の3つの時代
光の時代　　　　　　　　　宇宙誕生～約5万年
物質の時代　　　　　　　　約5万年～約100億年
ダークエネルギーの時代　　約100億年～現在

「奈良時代」「平安時代」「鎌倉時代」とは、音の響きも、時間のスケールも違う。

初期の宇宙では、光（電磁波）のエネルギーが支配的だった。

宇宙が膨張するとともに、光のエネルギーの割合は下がり、物質（ふつうの物質とダークマター）のエネルギーが優位になった。

100億年くらい経って、主役はダークエネルギーに変わった。

ひとことで言えば、宇宙は光の世界から暗黒の世界に堕ちたのだ。

宇宙の終わりの3つのシナリオ

いま、宇宙はダークエネルギーに支配されている。

ダークエネルギーは、宇宙の膨張を加速させるエネルギーだ。

今後、ダークエネルギーがどう振る舞うかによって、宇宙空間がどう進化していくか、ひいては、宇宙がどう終わるのかが決まる。

そう、宇宙はいつか終わるのだ。始まりがあれば終わりがあるというのは、宇宙でさえも例外ではない。

「宇宙の終わり」には、次の3つのシナリオが考えられている。

宇宙の終わり
① ビッグウィンパー　（スカスカの宇宙）
② ビッグリップ　　　（ズタズタの宇宙）
③ ビッグクランチ　　（グシャグシャの宇宙）

順に見ていこう。

①ビッグウィンパー　スカスカの宇宙

もしもダークエネルギーが今後も変わることなく存在し続けたら……。

宇宙は「ビッグウィンパー」を迎える。

ダークエネルギーは「孤立させる力」として働き、宇宙は長い終わりに向かう。

ビッグウィンパーで起きる出来事

～1000億年
銀河が合体して巨大銀河になり周囲から孤立

～10兆年
巨大銀河の星々が寿命を迎え燃え尽きる

10^20（10の20乗）年
巨大銀河内の天体がブラックホールに吸い込まれる

10^34（10の34乗）年
銀河の外へ飛ばされていた天体も陽子崩壊により消滅

その後
電子やニュートリノといった素粒子のみが漂い続ける

近くにある銀河は合体し、巨大銀河になる。ダークエネルギーは、巨大銀河を引き裂くことはできないが、巨大銀河どうしの間にある空間をひろげ、離れ離れにすることはできる。分断を進めるような嫌な力だ。

1000億年も経つと、巨大銀河のまわりにある他の銀河は観測できなくなる。

もしその時、天文学者がいたら、「宇宙には自分たちの銀河しかない」と思うだろう。周囲にたくさんの銀河が観測できる今は豊かな時代なのだ。

その後、巨大銀河にある恒星が寿命を迎えたり、惑星や小天体がブラックホールに吸い込まれたり、なんとか生き延びたとしても天体を構成する陽子ごと崩壊する。

天才物理学者ホーキング博士の理論によれば、とんでもなく長い時間が経つと、超巨大なブラックホールでさえも蒸発してなくなる。

最後は、とてつもなく広い空間に、ごくわずかな素粒子がぶつかることなく静かに漂うだけの、スカスカで意味のない宇宙になる。

「ウィンパー（whimper）」は「めそめそ泣く」という意味だ。イギリスの詩人T.S.エリオットの詩「うつろな人間たち」の最後の文に由来している。

This is the way the world ends.　Not with a bang but a whimper.
（こんな風に世界は終わる。轟音ではなく、めそめそ泣く声とともに）

ビッグバンで豪快に始まった宇宙が、めそめそ泣いて終わるとは、なんだか寂しい。

②ビッグリップ　ズタズタの宇宙

もしもダークエネルギーが、時間とともに増えていったら……宇宙は「ビッグリップ」を迎える。

ダークエネルギーは「引き裂く力」として働き、宇宙は破滅的に終わる。リップ（rip）は「引き裂く」を意味する。

ビッグリップで起きる出来事

■ 銀河どうしの集まりを散り散りにする
■ 銀河にある恒星を散り散りにする
■ 太陽系（恒星系）にある惑星を散り散りにする
■ 太陽や地球などの天体が引き裂かれる
■ 原子や原子核も引き裂かれる

ビッグウィンパーのダークエネルギーは、巨大銀河どうしの距離を広げる程度で、重力的な結びつきには逆らわない、慎ましいエネルギーであった。

一方、ビッグリップのダークエネルギーは、重力的な結びつきも、電磁気的な結びつきも、核力的な結びつきもズタズタに引き裂く暴力的なエネルギーだ。

太陽系の惑星が離れ離れにされるころはもう終末直前で、その約半年後に地球がバラバラになり、その1時間後にはすべてが引き裂かれてしまう。

③ビッグクランチ　ぐしゃぐしゃの宇宙

もしもダークエネルギーの働きが反転したら……。

もしも宇宙を膨張させることをやめ、宇宙を収縮させるようになったら……。

宇宙は「ビッグクランチ」を迎える。

ダークエネルギーは「寄せ集める力」として働き、すべてを凝縮する。「クランチ（crunch）」は、「ばりばりかみ砕く」という意味だ。

ビッグクランチで起きる出来事

■ 銀河どうしが、次々に合体
■ 銀河中心のブラックホールが、星々をのみ込み巨大化
■ 宇宙はブラックホールだらけに
■ やがて宇宙全体が高温となり光り輝く
■ 恒星は表面が発火し爆散
■ ブラックホールどうしが共食いをしてさらに巨大化
■ 最後には、宇宙全体が1点につぶれる

宇宙は、出来の悪いラブレターをぐしゃぐしゃに丸めるように、1点に凝縮して終わる。

最終的な状態は、高温・高密度（アツアツでギュウギュウ）のビッグバンと似ている。

つまり、宇宙の終わりは、宇宙の始まりのような状態になるのだ。

ビッグバンの瞬間を表す物理法則が完成していないため、ビッグクランチの瞬間に何が起こるのかわからない。

1つの仮説として、つぶれた宇宙から、新たな宇宙が始まる可能性が考えられている。

新しい宇宙では、今と同じように膨張し、やがてまた収縮するかもしれない。

寄せては返す波のように、宇宙は何度もビッグバンとビッグクランチを繰り返す。

このシナリオは、「ビッグバウンス」や「サイクリック宇宙」と呼ばれている。

宇宙の終わりには、終わりがないのかもしれない。

宇宙はすぐには終わらない

最先端の研究では、ダークエネルギーが時間的に変化しないのか（①）、変化するのか（②・③）が慎重に調べられている。

いまのところは、宇宙の終わりは、①のビッグウィンパーか、②のビッグリップの可能性が高いようだ。

ビッグリップだとしても、少なくとも1000億年は起こらなそうだといわれている。

よかった。宇宙はすぐには終わらない。

しかし、「シェフの気まぐれサラダ」顔負けの気まぐれさで、ビッグクランチに転じる可能性もないわけではない。なんとかして、謎に包まれたダークエネルギーの正体を暴かなくては。

不幸なことに、我々はダークエネルギーが決める宇宙の終わりにあらがうことはできない。

しかし、幸いなことに、そんなダークエネルギーでも、我々一人ひとりの営みに立ち入ることはできない。せいぜい宇宙の膨張を支配しているだけ。宇宙の未来はたかだか数通りだが、人類の未来はいくらでも可能性があるのだ。

悲しい出来事はいずれ終わり、楽しい出来事が次々と始まっていく。

そう信じて、自分にできることに精一杯取り組んでいこうかな。元気よく頑張るためにも、たまにはガツンと、どでかいバーガーでも食べますか。

（このコラムは今回で終わります）

（朝日新聞社の経済メディア「bizble」で2022年3月18日に公開した記事を転載しました）