[記事公開日]2015/11/26
[最終更新日]2016/04/11

宇宙の大構造の中で銀河系宇宙(天の川銀河)に太陽系が誕生し地球が生まれた不思議と神秘

1000億もの太陽(恒星)を持つ銀河が1000億以上

私たちが住んでいる惑星である地球は太陽系に属していますが、宇宙の大構造の中における、太陽系や地球はどのような位置づけになるのでしょうか?

今現在の通説では、宇宙の年齢は約138億年であり、約138億年前に、ビッグバンと呼ばれる大爆発が起きたとされています。

そして、私たちの地球を照らす太陽系が誕生したのは、約46億年前とされていますから、ビッグバンが起きたとされる時から、約92億年後ということになります。

そして、私たちの地球を照らす太陽系は銀河系宇宙(天の川銀河)に属しており、銀河系宇宙(天の川銀河)の中に約2000億個あると推定されている恒星(太陽)の中の一つにしか過ぎません。

そして、2000億個もの恒星(太陽)を持っている銀河系宇宙(天の川銀河)のような銀河が、観測可能な宇宙には少なくとも1700億個存在すると推定されているようです。

つまり、2000億個(銀河系宇宙の恒星の数) × 1700億個(宇宙における銀河の数)以上も宇宙にあると推定されている恒星(太陽)の中の一つが、私たちの地球を照らす太陽だということになります。

この数字を見ただけでも、いかに宇宙というものが広大であるかが想像できます!

そして、私たちの太陽系というのは、銀河系宇宙(天の川銀河)に存在すると推定されている約2000億個の太陽系の中の一つでしかなく、太陽系が位置している場所も、銀河系宇宙(天の川銀河)の中心ではありません。

 

太陽系は銀河系宇宙(天の川銀河)の中心から約2万6000~3万5000光年

私たちの太陽系が属している銀河系宇宙(天の川銀河)は、約8万~10万光年の広がりを持っていると考えられているようです。

そして、私たちの太陽系は、銀河系宇宙(天の川銀河)の中心部から約2万6000~3万5000光年の距離にあると言います。

そして、銀河系宇宙(天の川銀河)は棒渦巻銀河であるとする説が有力になりつつあり、中心部には巨大なブラックホール、超大質量ブラックホールがあると考えられているようです。

銀河系宇宙(天の川銀河)は、ディスクのような形状をしており、中心部が厚く、周辺部が薄い凸レンズ状の形状をしています。
ディスクの幅が約8万~10万光年であるのに対して、ディスクの厚さは中心部で約1万5000光年、周辺部では約1000光年になるようです。

ディスクの中には明るい星や散開星団、散光星雲などが多く見られる渦状腕が存在するとのことです。

相対的なスケールを考えると、銀河系宇宙(天の川銀河)を直径130kmに縮めた場合、太陽系は約2m程の大きさになると言いますから、太陽系に比して銀河系宇宙(天の川銀河)がいかに広大であるかがよく分かります。

また、銀河系宇宙(天の川銀河)は、通常の渦巻銀河と同様、数多くの恒星(太陽)や星間ガスなどの天体の集まりで、全質量は太陽の1兆2600億倍とも推定されているそうです!

私たちの地球を照らす太陽が、銀河系宇宙(天の川銀河)の中のごくごく一部であるということが、よく分かります。

そして、質量の大部分はダークマター(暗黒物質)であると考えられています。

太陽が銀河系宇宙(天の川銀河)の中心を1周するのに、約2億5000万年かかり、銀河の中心には大質量のブラックホールがあると考えられているようです。

太陽系は約46億年前に誕生したと考えられていますが、太陽系が属する銀河系宇宙(天の川銀河)の中で最古の星は、約132億年前に誕生したと考えられているようです。

太陽系は、いつ、どのような形で誕生したのでしょうか?

 

太陽系の原始太陽と原始惑星はどのように誕生したのか?

現在の太陽系がどのように誕生したのかの議論がされたのは、18世紀半ばからのようですが、20世紀に入ると、地球を含めた太陽系の生い立ちや銀河系宇宙(天の川銀河)の進化も議論されるようになり、固体惑星やガス惑星ができるのはガス状の星雲が重力により収縮した為と考えられているようです。

原始太陽と原始惑星が誕生するのは、次のようなプロセスによるもののようです。

水素を主成分とする「星間物質」の多くは、数十光年くらいのガスの塊(星間雲)として宇宙に漂っていますが、星間雲には密度の濃淡があり、密度の濃い部分は重力が大きい為、周囲のガスを引き寄せつつ次第に収縮していくようです。

そして、収縮によりガスの温度が上がり、中心部の温度が1000万℃程度に達した時点で水素の「熱核融合反応」が始まり、ガスの塊は星として輝き始めると言います。

これが、中心天体としての「太陽」とそのまわりの「原始太陽系星雲」の誕生になります!

やがて、星の青年期に相当した「主系列星(水素核融合反応を中心で起こしている星)」として長い間輝き続けると言います。

この星間内でダストから微惑星が形成され、これらが激突・合体して次第に大きくなり、原始惑星が形成されることになります。

原始惑星の星間ガスが集積または消失して、現在の個体惑星(地球型)やガス惑星(木星型)が作られたと考えられているようです。

私たちの星・地球は、このようにして誕生したと考えられています。

そして、この間に、衛星、彗星、小惑星なども同時に形成されたようです。

このようにしてできたと考えられている太陽系ですが、太陽系は、何からできているのでしょうか?

 

太陽系は水素とヘリウムで99%以上を占めている

恒星(太陽)では、内部の「熱核融合反応」エネルギーによる膨張する力と、自分自身による重力での収縮する力とがつり合って星が維持されているといいます。

太陽内部は、約1000万℃以上で水素原子(陽子)4個からヘリウムが生成されています。

太陽の内部での「熱核融合反応」では、”燃えカス”としてヘリウムを生成する為、時間が経つにつれて中心部にはヘリウムの核が出来ていき、水素の核反応が行われる場所は外側へと移っていくことになるようです。

核反応の場所が一定以上外側へ移ると星は急激に膨張して温度が下がり赤色の大きな星「赤色巨星」になり、その後、核反応が下火になるにつれて収縮し、「白色矮星」となって活動を終えるそうです。

現在、私たちの地球を照らす太陽では、”燃料”としての水素が4分の3、”燃えカス”としてのヘリウムが4分の1以上の重さだと言います。

太陽の重さは太陽系の全質量の99%以上なので、太陽系の元素の組成はほぼ太陽の組成で決定されることになり、水素とヘリウムで99%以上の重さとなるようです。

また、太陽系の惑星は、大体3つのグループに分けられるようです。

 

太陽系の惑星は、岩石惑星(地球型惑星)の他に巨大ガス惑星(木星型惑星)と巨大氷惑星(天王星型惑星)に分けられる

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太陽系の惑星は、岩石惑星(地球型惑星)、巨大ガス惑星(木星型惑星)、巨大氷惑星(天王星型惑星)の3つのグループに分けられるそうです。

★岩石惑星(地球型惑星

太陽に最も近い水星から、金星、地球、火星までになります。

主な成分は、岩石や金属から形成されています。

★巨大ガス惑星(木星型惑星)

成分の大部分が水素やヘリウムのガスになっており、木星や土星が該当します。

★巨大氷惑星(天王星型惑星)

巨大ガス惑星(木星型惑星)よりもガスの量が少なく、水・メタン・アンモニアなどが凍って出来た氷の量が多いのが特徴的であり、天王星と海王星が該当します。

太陽からの距離が近い場所に位置することは、それだけ太陽から受ける熱の量も多いので、熱に強い岩石や金属が残ることになりますが、それらが衝突や合体を繰り返したことで、岩石惑星(地球型惑星)となったようです。

私たちの星・地球は、このようにして誕生した惑星だということになります。

一方、太陽から遠い場所では、氷が溶けずに残っているので、岩石や金属と一緒に氷も惑星の”原料”になり、氷が加わることで、惑星の核が巨大なものとなったのが、巨大ガス惑星(木星型惑星)になります。

例えば、木星の核は、地球の約10~45倍もあると考えられているようです。

巨大な核を形成した惑星は、重力も大きくなり、周囲にあったガスを引き寄せてさらに巨大化し、巨大ガス惑星へと成長していったのですが、それが、巨大ガス惑星(木星型惑星)なのです。

そして、太陽系の外側に位置していた惑星では、たくさんのガスを取り込むことが出来なかったようですが、それが巨大氷惑星(天王星型惑星)ということになります。

ちなみに、太陽系というのは、いったいどこまで広がっているのでしょうか?

 

太陽から約1兆5000億~15兆キロ先の「オールトの雲」までが太陽系とも見られている

太陽系と言うと、一番外側にある惑星の海王星辺りまで、というイメージを持たれる方もあるかも知れませんが、実際のところ、太陽系の広がりというのは、はるかに遠くの宇宙空間まで及んでいると考えられるそうです。

そして、その距離というのが、太陽から約1兆5000億~15兆キロ先にある「オールトの雲」までと見ることもできるようです。

太陽系は、太陽の重力の影響によって形成される天体の集合体のことになります。

ただ、太陽の影響は重力だけではなく、太陽から吹き飛ばされる電気を帯びたたくさんの粒子によってももたらされるものであり、そのような粒子は「太陽風」と呼ばれています。

「太陽風」は「エッジワース・カイパーベルト」よりも遠くまで届くと言われており、その距離は太陽から約150~300億kmにも及んでおり、この範囲を「太陽圏」と呼ぶそうです。

そして、「太陽圏」のさらに外側には、氷で出来た小さな天体が”球状”に取り囲んでいると考えられているようです。

この”球状”の小さな天体の集まりが「オールトの雲」と呼ばれるもので、太陽から約1兆5000億~15兆キロの間にあると考えられているようです。

「オールトの雲」の存在自体は、まだ未確認だとのことですが、周期の長い彗星の軌道を計算していったところ、「オールトの雲」のような存在があるのではないかと考えられるようになったそうです。

「オールトの雲」も太陽の重力の影響によって形成されるものなので、予想通りに「オールトの雲」が存在するとすれば、そこまでが太陽系の範囲とみなすこともできるとのことです。

太陽から約1兆5000億~15兆キロの間にあるとされる「オールトの雲」までが太陽系の広がりだとすれば、太陽系というのも、現時点で考えられているよりも、はるかに大きなものだということになります。

そして、銀河系宇宙(天の川銀河)、さらには、宇宙全体は、気の遠くなる程広大だということが、なんとなくイメージできそうな感じがします。

 

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