観測可能な宇宙

真っ暗で濃い霧の中、懐中電灯をつけて立っている場面を想像してみてください。懐中電灯の光は周囲を丸く照らし出しますが、光がまだ届いていない遠くは真っ暗で見えません。このとき私たちの目に見えている明るい空間こそが、私たちが観察できる領域の限界です。

宇宙を観察することもこれとよく似ています。ただし実際の宇宙では、私たちが光を放つのではなく、遠くの天体が放った光が私たちに届くことで初めて見ることができます。宇宙の年齢は約138億歳で、宇宙で最も速い光であっても1秒間に約30万キロメートルしか進めません。どんなに高性能な望遠鏡を使っても、宇宙が誕生してから現在までに光が進んで届いた距離より遠くにあるものは、まだ光が到達していないため見ることができないのです。

つまり観測可能な宇宙とは、地球という観測者を中心にして光が到達できる最遠の境界線までの丸い領域を指します。その先にも宇宙が続いていると考えられていますが、そこからの光はまだ私たちのもとに届いていません。

宇宙の年齢が138億年なら、光が進んだ距離も138億光年であり、観測可能な宇宙の半径も138億光年になるはずだと考えがちです。しかし実際のところ、観測可能な宇宙の半径は約465億光年にも達します。

もう少し正確に言うと、光が私たちに向かって懸命に進んでいる間にも、宇宙空間そのものが膨張し続けていたからです。伸びるゴムひもの上を這うアリのように、2点間の空間そのものが引き伸ばされたことで、光が出発した時点では近かった場所が、光が届くまでの間にずっと遠くへと離れてしまったのです。

宇宙の始まりの頃に出発した光が今ようやく届いている地点は、空間の膨張により現在では約465億光年も離れた場所にあります。これが観測可能な宇宙の理論上の境界です。そのため私たちは、直径約930億光年にも及ぶ途方もなく巨大な球状の空間を観測できるのです。

観測可能な宇宙は、「宇宙全体の真の中心」ではありません。大海原に浮かぶ船から見渡すと水平線が丸く見えるのと同じで、どこに立っていても自分のいる場所が中心になります。

地球から見れば地球を中心とした半径465億光年の領域が見え、数十億光年離れた系外惑星から見ればその惑星を中心とした半径465億光年の領域が見えます。この2つの領域は重なり合う部分もありますが、互いに見ることのできない領域も存在します。

これは望遠鏡の性能の問題ではなく、光の速度が有限であることから生じる物理的な視野の限界です。さらに宇宙の膨張はますます加速しているため（加速膨張）、気の遠くなるような時間が経つと、遠くの銀河の光はますます弱く赤色化し、やがてまったく観測できなくなってしまいます。