ビッグバンが残した宇宙の『音』
はじめに
このウェブサイトでは、宇宙の始まりについて考えられている「ビッグバン理論」を、初めて学ぶ方にも分かりやすくお伝えしています。これまでに、ビッグバンとはどんな考え方なのか、その証拠となる「宇宙の残り火」とは何か、といったお話をしてきました。
さて、宇宙の始まりのお話で「音」という言葉を聞くと、少し不思議に思われるかもしれません。宇宙は真空に近い場所なのに、どうして音があるのだろう、と。
実は、これは私たちが普段聞いている空気の音とは少し違う、宇宙の特別な「音」のことなのです。今回は、ビッグバン理論が教えてくれる、この宇宙の最初の「音」について、一緒に見ていきましょう。
ビッグバン直後の宇宙は、音で満ちていた？
ビッグバン理論によれば、宇宙は今からおよそ138億年前に、非常に小さく、そしてとても熱く、ぎゅっと詰まった状態から始まりました。
この、始まりたての頃の宇宙は、今の広々とした宇宙とは全く違います。物質やエネルギーが狭い空間に集まっていたため、まるで濃い霧のように不透明で、光も自由にまっすぐ進めないような状態でした。
このような、高温で密度の高い状態の宇宙では、ほんのわずかな「ムラ」がありました。物質が少しだけ多く集まっている場所と、そうでない場所です。
この密度の「ムラ」は、ばらばらに存在していたわけではありません。濃い部分から薄い部分へ、薄い部分から濃い部分へと、互いに影響し合いながら、波のように宇宙の中を伝わっていきました。まるで、水面に石を落とした時に波紋が広がるように、あるいは、空気の振動が音として伝わるように、宇宙全体の物質の密度に揺らぎが伝わっていったのです。
この、初期宇宙を駆け巡った密度の波のことを、科学者たちは「音響振動（おんきょうしんどう）」と呼ぶことがあります。私たちが聞く「音」は空気の密度の波として伝わりますが、初期宇宙の「音」は、宇宙を満たしていた物質の密度の波だったのです。だから、この波を「宇宙の最初の『音』」と表現することがあるのです。
宇宙の『音』は「最初の光」に残された
宇宙は膨張を続け、温度が下がっていきました。そして、宇宙が生まれてからおよそ38万年経つと、「宇宙の晴れ上がり」と呼ばれる時代が訪れます。これは、宇宙が透明になり、光がまっすぐ進めるようになった、宇宙の歴史における大きな出来事でした。
この「宇宙の晴れ上がり」のとき、宇宙を満たしていた密度の波、つまり「宇宙の『音』」は、その動きを「凍り付かされた」かのように、宇宙の姿に刻み込まれました。
そして、この時の宇宙の様子は、「宇宙マイクロ波背景放射（うちゅうマイクロははいけいほうしゃ）」として、今の宇宙にも残されています。これは、ビッグバンの「残り火」や「宇宙最古の光」とも呼ばれる、宇宙全体から届く弱い光のことです。
この「宇宙マイクロ波背景放射」を詳しく調べてみると、その温度にわずかな「ムラ」があることが分かりました。場所によって温度が少し高かったり、少し低かったりするのです。この温度のムラこそが、宇宙の晴れ上がりの時に「凍り付いた」、初期宇宙の密度の波、つまり「宇宙の『音』」の痕跡なのです。
温度が高かった場所は、もともと物質の密度が少し高かった場所。温度が低かった場所は、密度が少し低かった場所を示していると考えられています。
宇宙の『音』が、今の宇宙の姿を作ったタネ
宇宙の最初の「音」として残された、このわずかな密度のムラは、その後の宇宙の進化にとても重要な役割を果たしました。
密度の高かった場所には、さらに物質が集まりやすくなります。長い時間をかけて、これらの密度の高い場所が、やがて星や銀河、そして銀河の集まりである銀河団が生まれる「タネ」となっていったのです。
つまり、ビッグバン理論が語る宇宙の最初の「音」は、単なる振動の痕跡ではなく、私たちが今見ている星や銀河がひしめき合う宇宙の「もと」を作り出した、非常に大切な情報なのです。
まとめ
ビッグバン理論では、宇宙の始まりの頃に、物質の密度の波が「音」のように宇宙を駆け巡っていたと考えられています。この「宇宙の『音』」は、宇宙が透明になったときに、宇宙に残された「最初の光（宇宙マイクロ波背景放射）」のわずかな温度のムラとして刻み込まれました。
そして、この温度のムラ、つまり密度のムラが、後の宇宙で星や銀河が生まれるきっかけ、つまり「タネ」となったのです。
私たちが今、夜空を見上げてたくさんの星や銀河を見ることができるのは、もしかすると、はるか昔の宇宙で響いていた、この「宇宙の『音』」のおかげなのかもしれません。
ビッグバン理論は、このように、想像もつかないような宇宙の始まりのドラマを私たちに教えてくれるのです。