なぜ私たちの宇宙には水素とヘリウムが多いの？ ～ビッグバン理論の証拠～
宇宙にある「もの」を見てみましょう
私たちが住むこの宇宙には、さまざまな「もの」、つまり物質が存在しています。例えば、私たちの体、地球、太陽、遠くの星々。これらはすべて、「元素」という小さな粒の組み合わせでできています。
元素にはたくさんの種類がありますが、実は宇宙全体で見ると、ある特定の元素が圧倒的に多いことが分かっています。それは、「水素（すいそ）」と「ヘリウム」という、とても軽い二種類の元素です。
なぜ水素とヘリウムがこんなに多いの？
なぜ宇宙は、こんなにも水素とヘリウムが多いのでしょうか？ この素朴な疑問の答えの中に、宇宙がどのように始まったのかを考える上で、とても大切な手がかりが隠されているのです。
その手がかりこそが、「ビッグバン理論」が私たちに教えてくれることの一つです。
ビッグバン直後の宇宙はどんな場所？
ビッグバン理論では、今から約138億年前、宇宙は非常に小さく、超高温で超高密度の状態だったと考えられています。例えるなら、宇宙全体が、想像もできないほど熱くてぎゅっと詰まった「スープ」のような状態だった、と言えるかもしれません。
このような、とてつもなくエネルギーの高い状態では、原子というものがまだ安定して存在できませんでした。もっと基本的な、陽子（ようし）や中性子（ちゅうせいし）といった粒が飛び交っていたのです。
軽い元素が作られた「宇宙の工場」
宇宙がビッグバンによって急激に膨張（ぼうちょう）し始めると、その「スープ」のような状態は少しずつ冷えていきます。しかし、まだ非常に高温な状態が続きました。
この、宇宙が生まれてからほんの数分間の短い時間の間、宇宙はまるで「元素を作る工場」のようにふるまいました。飛び交っていた陽子や中性子が、熱いスープの中で互いにくっつき合い、より重い粒を作り出したのです。
この時、主に作られたのが、水素の原子核（陽子１つ）と、ヘリウムの原子核（陽子２つと中性子２つ）でした。温度が高すぎたため、これより重い元素はほとんど作られませんでした。
ビッグバン理論の「予測」
ビッグバン理論の研究者たちは、この宇宙の「元素工場」がどれくらいの水素とヘリウムを作り出すかを計算しました。その計算によると、宇宙に存在する原子核の質量の割合で言うと、約75%が水素、約25%がヘリウムになるだろう、と予測されたのです。
つまり、ビッグバン理論は、「もし宇宙がビッグバンから始まったのなら、宇宙の元素は水素とヘリウムが圧倒的に多く、その比率はだいたい３対１くらいになるはずだ」と予言したのです。
そして「観測」が見つかった
科学者たちは、実際に遠くの宇宙にあるガス雲などを観測し、そこに含まれる水素とヘリウムの割合を調べました。
すると驚くことに、その観測結果は、ビッグバン理論が予測した「水素約75%：ヘリウム約25%」という割合と、とてもよく一致したのです。
これは偶然とは考えにくい、非常に重要な一致でした。
なぜこの一致が大切なの？
この、「ビッグバン理論が予測した元素の割合」と「実際に観測された宇宙の元素の割合」が一致した、という事実は、ビッグバン理論が正しいと考えるための、とても強力な証拠の一つとなりました。
まるで、宇宙が自らの始まりについて、「私はビッグバンから始まった証拠として、水素とヘリウムをこの割合で作っておきましたよ」と語りかけてくれたかのようです。
まとめ：宇宙の元素の割合が教えてくれること
このように、私たちの宇宙に水素とヘリウムが圧倒的に多いのは、宇宙が生まれて間もない頃の、超高温高密度の状態で作られた痕跡だと考えられています。
そして、その作られた割合が、ビッグバン理論の計算とぴったり一致したことは、宇宙が本当にビッグバンから始まった、という理論を強く後押しする証拠となったのです。
普段、目にする機会は少ないかもしれませんが、宇宙に遍在（へんざい）する水素とヘリウムの比率は、宇宙の始まりの物語を静かに語り続けているのですね。