ハッブルの法則を見直してみた。

ハッブルの法則は、天体が我々から遠ざかる速さとその距離が正比例することを表す法則であるとされています。

　ハッブルの法則は、1929年、エドウィン・ハッブルとミルトン・ヒューメイソンによって最初に定式化されたのでしたね。

この法則は、宇宙が膨張している事実を示していると解釈されています。

v を天体が我々から遠ざかる速さ、つまり、後退速度、D を我々からその天体までの距離とすると、こういう式が立ちます。

ｖ＝ H0D

Hの次は数字の0で、アルファベットのOではないですよ。

ここで比例定数H0は、ハッブル定数(Hubble constant)と呼ばれます。

現在の宇宙の膨張速度を決めると、見られています。

ハッブル定数は時間の逆数の次元をもち、単位は通常、km/s·Mpcと書いてキロメートル毎秒毎メガパーセクと読まれます。

現在広く受け入れられている値は、(70.5±1.3)km/s·Mpcです。

銀河は実視等級20等程度までスペクトル観測が可能であるが、いずれの銀河もそのスペクトルは赤のほうにずれています。

スペクトルとは、複雑な情報や信号をその成分に分解し、成分ごとの大小に従って配列したもののことです。

様々な領域で用いられる用語で、様々な意味を持つが、現代的な意味のスペクトルは、分光スペクトルか、それから派生した意味のものが多いです。

スペクトルの赤のほうにずれることを、赤方偏移といいます。

観測された赤方偏移が、ドップラー効果とすれば銀河までの距離と後退速度の間に一定の法則性を発見したものといえるわけです。

　ハッブル定数の解釈に、疑問があるのですか。

ハッブルたちの見つけた事実は、赤方偏移であって、それ以上でも以下でも、ないはずでしょ。

観測された赤方偏移がドップラー効果によるというのは、可能な解釈の一つでしかないはずです。

アインシュタインの一般相対性理論は、いくつかの予測を出しています。

どれも興味深いけれど、今回の議論との関係で気になるのは、重力による赤方偏移です。

1984年、宇宙科学研究所(ISAS)のX線観測衛星てんまが、中性子星の強い重力による重力赤方偏移を世界で初めて捉えたと報じました。

一般相対性理論は、アルベルト・アインシュタインが1905年の特殊相対性理論に続いて1915年から1916年にかけて発表した物理学の理論です。　

　ハッブルの法則は、アインシュタインが一般相対性理論を提起するまえに、出されていますね。

　そして、一般相対性理論の予測した重力赤方偏移による見直しは、てんまによって確かめられた後も行われていない。

そうですね。

少なくとも、一つでも重力赤方偏移が確認された以上、従来観測されている赤方偏移を他に似た事例がないか再検討しても良いと思いませんか。

　加速度と重力は、見分けがつかないはずですねえ。

だったら、これまで観測された天体からのスペクトルが示してきた赤方偏移も、ドップラー効果によるものか、重力赤方偏移によるものか、区別はつかないはずでしょ。

　遠くに行くほど、早く遠ざかっているという解釈は、間違っている。

加速度の足し合わせの結果と、重力の足し合わせの結果も、見分けがつかないはずでしょ。

　特定の天体を中心にとると、他のすべての天体は遠ざかっているという結果でないとおかしいですね。

つまり、青方偏移が見つかったとしても、それを天体の回転によるものだとかなんとか、説明できないとまずいはずでしょ。

だが、アンドロメダ銀河のスペクトルは、青方偏移しているという観測結果が報告されています。

秒速300kmで、こちらに近づいてきているそうです。

ハッブル定数については、こんな記事がありました。

宇宙の膨張速度を決めるハッブル定数が従来より精確に
【2011年3月15日 HubbleSite】
http://www.astroarts.co.jp/news/2011/03/15hubble_constant/index-j.shtml

　アメリカの研究チームにより、宇宙の膨張速度を決めるハッブル定数の値が従来より高精度で求められた。

宇宙膨張を加速させる「暗黒エネルギー」説をさらに確固たるものにし、別の説を除外する結果となっている。

　おとめ座の方向約7,200万光年先にある「NGC 5584」は、調査対象となった8つの銀河の1つ。
クリックで拡大(提供：NASA, ESA, A. Riess (STScI/JHU), L. Macri (Texas A&M University), and the Hubble Heritage Team (STScI/AURA))

　アメリカのAdam Riess氏らの研究チームは、ハッブル宇宙望遠鏡(HST)に搭載された広域観測カメラ3(WFC3)の観測結果から8つの銀河の距離と地球から遠ざかる速度を測定し、誤差3.3%というひじょうに高い精度でハッブル定数を求めた。

ハッブル定数は宇宙の膨張速度を決めるパラメータで、遠い銀河ほど速く遠ざかるという比例関係の定数となる値だが、今回発表された値は73.8km/s/Mpcというものだ。

これは、距離が1メガパーセク(100万パーセク＝約326万光年)離れるごとに、遠ざかる速度が秒速73.8km大きくなる、ということを表している。

　銀河までの距離測定は、Ia型超新星の明るさを観測して行われた。

Ia型超新星はピーク時の明るさが一定で、しかもたいへん明るいため、見かけの明るさと比較することで遠方銀河までの距離の測定に用いることができる。

宇宙が加速度的に膨張していることの説明として、物体同士を遠ざけ空間を広げる斥力(注)を生む「暗黒エネルギー」が提唱されており、Riess氏らの研究チームなどが1998年にその存在の観測的な証拠を発見している。

もう1つの説として「天の川銀河周辺を取り囲むさしわたし80億光年の泡状の空洞が膨張している」というものがあり、この場合の定数値は約60～65となる。

だが今回、ハッブル定数の値が正確にしぼりこまれたことで、この説が除外された。

　宇宙の膨張速度をより正確に求めることで、暗黒エネルギーの強さや宇宙の形状、存在する素粒子の種類など、さまざまな推計が可能になる。

注：「斥力(せきりょく)」　物質同士を引き合わせる「引力」とは反対に、物質同士を引き離す力のこと。

こういう内容です。

秒速300kmという、アンドロメダ銀河のスペクトルが示した青方偏移から推定される速度早いですよね。

これは、ドップラー効果で推定したから早いとなるわけですよ。

重力青方偏移とみたら、どうでしょう。

　いまのところ、時空連続体の歪みから生まれるのは引力だけというのが定説なのですよね。

アインシュタインの特殊相対性理論と一般相対性理論は、物理学史上古典力学に分類されている場合が多いですよ。

　古典力学といえば、普通はニュートン力学でしょう。

ニュートン力学では、全ての作用には反作用があるはずですね。

引力は時空連続体の歪みとして説明されます。

　だが、この時空連続体の歪みは、質量によるはずでしょ。

ならば、時空連続体の歪みは質量からの作用によるはずではないですか。

そして引力とは、質量による作用が引き出した時空連続体からの反作用ではないでしょうか。

時空連続体にたいして、質量から作用した力は斥力であるはずではありませんか。

　時空連続体の歪みが重力とするなら、引力だけなく斥力もないとおかしいはずだと。

1901年の国際度量衡総会において、標準重力加速度の値を9.80665m/s2と規定し、以来その値が用いられています。

　秒速300km、かなり大きいですね。

アンドロメダ銀河が示した重力青方偏移とみたら、それくらいの速度にみえる偏移はむしろ妥当かもしれないですよ。

天体で観測できるすべてのスペクトルの偏移が重力で説明できれば、アインシュタインの宇宙定数導入の方こそ正しくて、判断ミスと思った方が早とちりだったとなる可能性はあり得ると思うがいかがでしょう。