銀河系の拡大と光速吸収

 今回は銀河系の拡大と光速吸収について考えます。

 

 宇宙は概ね距離に比例して拡大している様であり

 銀河同士も基本的に離れていっています。

 図 

ただしこの時、銀河同士が離れるのは

銀河が相対的に縮小しているためです。

図
 

銀河やその内部の天体が空間と同じ速度で拡大をしていれば

結局何も起こっていないのと同じになってしまいます。

もう少し具体的に言うと

無数の銀河系はボイド（超空洞）と呼ばれる

何もない領域を取り巻くように散らばっているらしいです。

　図

そしてボイドはちゃんと宇宙の拡大速度に対応して
拡大している様ですが

その一方で銀河系の方は拡大していないからこそ
この様な事象が観測される訳です。

ではなぜ銀河は拡大せずに済んでいるのかが

問題になるのですが、本論では物質など持つ質量＝吸収量

が空間を吸収する事によって空間の体積が減少すると考えるので、

それが銀河の拡大を抑えているのではないか？

と考える事が出来ます。

物質が空間を吸収する具体的な量は光速吸収（量）だと述べました。

これについては改めて解説しますが

今は単純化して

光速吸収量　＝　物質が光速で飛行する際に通過する空間の体積

とします。

その様に考えると銀河の体積の増加は概ね

銀河系内質量による光速吸収によって

相殺されていると考えても不自然ではない値となる感じがします。

 

これから示す計算はとても大雑把なものですし

そもそも銀河の大きさや内部質量をどの程度と

考えるべきかなどによって変動する内容なので

参考程度に一応書いておくもの…ぐらいに思ってください。

（まず大雑把に計算するため

10の何乗か（10が何個付くか）という事しか問題にしません。

例えば150なら100に近いので10の2乗です。

2000なら1000に近いので10の3乗です。

8000や3万ならだいたい1万に近いと考えて10の4乗とします。

また、円や球は単純化のため長方形や立方体と考えて

面積や体積も大雑把にしか求めません。

長さの単位はメートル（ｍ）、時間の単位は秒(ｓ)を使います。）

 

宇宙の拡大速度は１ｍあたりに換算すると10の-17乗（秒）程度

（つまりクォークみたいな小ささ）であり、

また銀河系の縦幅（円盤の厚み）は10の19乗ぐらいなので

銀河系の縦幅はだいたい秒間100ｍぐらい増加する計算になります。

 

しかし実際にはこれが増加せずに物質に吸収されていると考える訳です。

つまり銀河内で発生すると同時に吸収される体積は

(銀河の面積を10の42m²とした場合、)

だいたい秒間10の44m³となります。

  図

 

さてこの莫大な体積がどの様に吸収されるか考えます。

まず太陽の質量を10の30乗kgとします。

また原子核の質量を10の-27乗kgとします。

すると太陽は原子核が10の57乗個入っている事になります。

原子核がもたらす光速吸収の体積は

原子核のサイズを10の-15乗とし、その面積を

10の-30乗m²とした場合、これに

光速である10の８乗を掛けて10の-22乗ｍ³となります。

太陽にこれが10の57乗個あるので掛けると

太陽合計の光速吸収量は10の35乗m³となります。

銀河系全体の質量は暗黒物質を除くと太陽の10の11乗倍らしいです。

（暗黒物質を除いたのは、そういう未知の物質を考えなくても

既知の物質の吸収量だけで計算できるのではないか？と思ったからですが

仮に暗黒物質を加えた場合でもそれほど桁が増える訳ではありません。）

 

従って銀河全体の光速吸収量は10の46乗m³となります。

 

これは先ほど求めた銀河系で発生する体積を

余裕で吸収できる量です。

 

大雑把な計算なので微妙な帳尻合わせをしても仕方がないですが

物質による吸収が銀河内部で増加する空間だけではなく

外から入ってくる空間もある程度は吸っていると

考えられるのかも知れません。