宇宙の誕生
カワウソ先生宇宙がどう始まり、どれくらいの時間が経っているのかを、まず押さえよう。
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- 宇宙は高温・高密度（新しいタブで開きます）の状態から膨張を始めたと考えられており、これをビッグバンという。
- 宇宙の年齢はおよそ138億年で、誕生から数分の間に水素とヘリウムの原子核がつくられた。
- ガスが集まって最初の恒星が生まれ、恒星が集まって銀河になり、宇宙の構造ができていった。
詳しく
ビッグバンと宇宙の年齢
宇宙は、大昔は非常に高温・高密度の小さな状態だったと考えられている。そこから急激に膨張して現在の宇宙になったという考え方をビッグバンという。
宇宙がいつ誕生したかは、遠くの天体からの光が届くまでの時間や、宇宙が膨張する速さから計算できる。この計算で求めた宇宙の年齢は、およそ138億年とされている。
138億年という長さは、地球の年齢（約46億年）の3倍近い。宇宙がまず誕生し、そのずっと後になって太陽系と地球が生まれたことになる。
水素とヘリウムの原子核ができるまで
ビッグバンの直後、宇宙は非常に高温だったため、原子核と電子はばらばらに飛び回っていた。宇宙が膨張して温度が下がると元素合成が起こり、宇宙誕生から数分の間に水素とヘリウムの原子核がつくられたと考えられている。
その後も宇宙は膨張を続けた。誕生から約38万年後にさらに温度が下がると、原子核と電子が結びついて中性の水素原子・ヘリウム原子ができた。それまで電子にさえぎられていた光が、この後はまっすぐ進めるようになった。
炭素や酸素（新しいタブで開きます）など、水素・ヘリウムより重い元素は、この時点ではまだほとんど存在しない。これらの重い元素は、のちに誕生する恒星の内部でつくられていく。
恒星と銀河が生まれた理由
宇宙に広がっていた水素とヘリウムのガスは、場所によって密度にわずかな差があった。密度が少し高い場所では、ガスどうしが自分の重力で引き合い、しだいに集まっていった。
ガスが集まって密度と温度が十分に高くなった場所で、最初の恒星が誕生した。恒星の内部では核融合が起こり、水素からヘリウムへ、さらに重い元素もつくられていく。
多数の恒星が重力で集まり、銀河という大きな天体の集団ができた。太陽系がある銀河系（新しいタブで開きます）も、こうしてできた銀河の1つだ。
確認問題
確認問題（解答用紙）
スマホやタブレットで読み取ると、この問題をその場で解けます。
https://manazoo.com/science/birth-of-the-universe/?from=print#quiz
宇宙が高温・高密度の状態から急激に膨張して始まったという考え方を何というか。
- ◯ ビッグバン
- ◯ 地動説
- ◯ 定常宇宙論
- ◯ 超新星爆発
正解：ビッグバン
宇宙は大昔、非常に高温・高密度（新しいタブで開きます）の小さな状態だったと考えられている。そこから急激に膨張して現在の宇宙になったという考え方をビッグバンという。宇宙の年齢はおよそ何年と考えられているか。
- ◯ 約1兆年
- ◯ 約138億年
- ◯ 約1000億年
- ◯ 約46億年
正解：約138億年
遠くの天体からの光が届くまでの時間や宇宙の膨張の速さから計算した宇宙の年齢は、およそ138億年とされている。46億年は地球や太陽系の年齢。ビッグバンから数分の間につくられた元素の原子核は何と何か。
- ◯ 水素とヘリウム
- ◯ 炭素と酸素
- ◯ 窒素と酸素
- ◯ 鉄とニッケル
正解：水素とヘリウム
宇宙誕生から数分の間に、まず水素とヘリウムという軽い元素の原子核がつくられた（元素合成）。これより重い元素は、のちに誕生する恒星の内部でつくられていく。最初の恒星が生まれたしくみとして正しいものはどれか。
- ◯ 太陽の爆発でできた
- ◯ 岩石が衝突してとけて生まれた
- ◯ 水素とヘリウムのガスが重力で集まり、密度と温度が高くなった場所で生まれた
- ◯ 海水が蒸発して生まれた
正解：水素とヘリウムのガスが重力で集まり、密度と温度が高くなった場所で生まれた
宇宙に広がる水素とヘリウムのガスは、密度がわずかに高い場所で重力により集まっていき、密度と温度が十分に高くなった場所で最初の恒星が生まれた。
単元のポイント
- ビッグバン 宇宙が高温・高密度の状態から膨張を始めたという考え方
- 宇宙の年齢 宇宙が誕生してから現在までの時間。およそ138億年
- 元素合成 宇宙誕生直後に水素やヘリウムなどの軽い元素の原子核がつくられたこと
- 銀河 恒星が数多く集まってできた巨大な天体の集団