宇宙に端はある？138億年と「約460億光年」の違い【宇宙の広がり2】

宇宙の広がりと境界：大人の疑問、全5回｜第2回

宇宙の年齢は約138億年。ところが観測可能な宇宙の半径は約460億光年と聞きます。光が138億年しか走っていないのに、どうしてそれより遠くまで見えるのでしょう。鍵になるのは、光が旅をしている間にも宇宙の距離の関係が変わったことです。

観測できる宇宙は、宇宙全体とは限らない

夜、灯台から周りを見渡す場面を想像してください。見渡せる範囲の境目は、海がそこで終わる場所とは限りません。宇宙でも、私たちへ情報が届き得る範囲と、宇宙全体の広がりは別です。

観測可能な宇宙は、宇宙の歴史と光の伝わる速さ、膨張の仕方から決まる範囲です。地球が宇宙の中心だから、その周囲だけ見えるのではありません。別の銀河に観測者がいれば、その場所を中心とする観測可能な範囲を考えられます。自分を中心とした観測の球を描くことと、宇宙に特別な中心があることを混同しないようにします。

時間に光速を掛けるだけでは、現在の距離にならない

動かない空間で、一定距離を光が進むなら、距離＝光速×時間と考えられます。しかし膨張する宇宙で遠方を扱うと、光が進む間に距離の測り方そのものが時間で変わります。光の出発時に近かった場所が、現在ではずっと遠くにあることがあり得ます。

そのため「光が何年間旅したか」と「その光を出した物質の場所は、今どれほど離れているとモデルから推定されるか」は同じ数値ではありません。後者は宇宙の膨張史を使った計算です。望遠鏡で遠方の現在を直接見た距離ではなく、観測と宇宙論モデルを組み合わせた現在時刻での距離であることが重要です。

約460億光年は、どの距離なのか

標準的な宇宙論で見積もる観測可能な宇宙の現在の半径は、およそ460億光年、直径はおよそ920〜930億光年と表現されます。パラメータや丸め方で数値に幅があります。宇宙年齢の約138億年と並べるときは、片方が時間、もう片方が現在の距離だと明示しましょう。

この数値を「光が460億年かけて飛んできた」と読み替えると矛盾して見えます。また「望遠鏡で460億光年先の今の姿を見ている」も違います。見ている光は過去のもので、現在の距離は膨張を考慮した推定です。同じ天体でも、光が出たときの距離、光行時間にcを掛けた距離、現在の距離などを区別できます。

遠くへ進めば、境界の壁にぶつかる？

観測可能な範囲の境界は、物質でできた殻や壁ではありません。私たちの位置へ届く信号の歴史をたどったときにできる限界です。観測者が変われば、その限界の中心も変わります。

ただし宇宙船に乗って簡単にその境界を越え、外を見に行けるという意味でもありません。移動には時間がかかり、その間にも宇宙は変化します。今見えている過去の天体へ将来到達できるかという問いには、未来の膨張と因果関係が関わります。「今、見えている範囲」と「これから行ける範囲」は違う地図なのです。

最も古い光には、別の限界もある

宇宙初期は高温で、光は荷電粒子に何度も散乱されていました。宇宙が冷えて原子ができ、光が遠くまで進みやすくなった頃の名残が宇宙マイクロ波背景放射です。代表的にはビッグバンから約38万年後の状態を伝えます。

これは「それ以前には何も存在しなかった」という壁ではありません。電磁波で直接見通しにくい時代がある、という意味です。宇宙の観測可能性の限界と、ある種類の観測手段の限界は区別します。別の情報の運び手が手がかりになる可能性はありますが、どんな観測が実際にできているかを確かめず、初期の全てを写真で見たように語るのは避けたいところです。

宇宙全体が有限か無限かは、別の問題

観測可能な領域が有限だからといって、宇宙全体も有限とは限りません。逆に、壁が見えないから無限だと証明されたわけでもありません。空間の曲がり方や全体のつながり方を、観測でどこまで制限できるかという問題になります。

地球の表面は面積が有限でも、端の崖があるわけではありません。同じ形を宇宙へそのまま当てはめるのではなく、「有限なら必ず端がある」という思い込みを外す例として使えます。実際の三次元空間にはさまざまな可能性があり、観測できる範囲だけで全体の性質を断言するのは簡単ではありません。

三種類の距離を、旅の記録として書き分ける

遠い銀河から光が出た場面を、三つの欄に分けて記録するつもりで考えましょう。一つ目は出発時の銀河までの距離、二つ目は光が何年間旅したか、三つ目はその銀河に対応する場所までの現在の距離です。膨張する宇宙では、この三つを同じ値で埋められません。

望遠鏡が直接受け取るのは光です。そのスペクトルや明るさなどから手がかりを得て、宇宙論の模型を通して距離を推定します。現在の位置を直接見に行って巻き尺を伸ばしたわけではありません。だから記事で距離を書く際にも、どの定義を使ったかが必要になります。

「100億年前の光を見た」と「今100億光年先にある」は、言い換えとは限りません。この違いが分かれば、遠方銀河のニュースで年齢と距離が違って見えても、すぐ矛盾だと判断せず、定義を確認できます。

別の銀河から見た宇宙を想像する

十分遠い銀河の観測者は、私たちと一部が重なり、一部が違う観測可能な領域を持ちます。その人にとっても自分の周りへ光が届くため、自分を中心とした範囲を描けます。私たちの観測の球の端にその人が立っていても、そこに壁が見えるとは限りません。

この想像は、実際にその人と通信できるという保証ではありません。宇宙の地図を描くとき、「地球中心」は観測者を指定するための便利な選択であり、特権的な位置の宣言ではないと分かる例です。地平線は、誰がいつ観測するかと結びついた概念なのです。

宇宙の大きさのニュースを読むための三つの問い

大きな数字を見たら、最初に「半径か直径か」、次に「光の旅の時間か現在の距離か」、最後に「観測可能な宇宙か宇宙全体か」を確認してみてください。この三つがそろうだけで、見出し同士の見かけの矛盾をかなり減らせます。

たとえば138億年と930億光年を並べて「光速を越えた証拠」と言うだけでは不十分です。宇宙年齢と現在の直径という異なる量を比べているからです。次回はさらに一歩進んで、宇宙論で定義される後退速度が光速を越えることと、相対性理論の制限速度がなぜ両立するのかを考えます。遠方を見るときは、距離という一語にも複数の意味があるのです。

調べるときに参照した資料

資料確認日：2026年10月27日。参照内容は当サイトの言葉で要約し、本文の例・計算・図解は独自に構成しています。