宇宙の外側には何がある？

「外」には、2つの意味がある

見える宇宙うちゅうの外には、もっと宇宙うちゅうが続くと考えられています。でも、宇宙うちゅう全体に「外」があるかは、まだ分かりません。

• 見える範囲の端に、壁があるわけではありません。
• 見えない場所が、何もない場所とは限りません。
• 宇宙うちゅう全体には、端がないかもしれません。

続いていると考える手がかり

• どの方向を見ても宇宙うちゅうは同じように見え、端があるような気配はありません。
• 背景放射ほうしゃや銀河ぎんがの分布を調べると、空間の曲がり（曲率）はほぼゼロで、平らに近いことが分かっています。ただし、それだけでは宇宙うちゅう全体の大きさや、端があるかどうかまでは分かりません。
• 私たちが宇宙うちゅうの特別な場所にいる、と考える理由はありません（これは観測かんそくではなく前提で、コペルニクス原理と呼ばれます）。
• ただし、これは推論です。見える範囲の外を、直接確かめることはできません。

「曲がり」と「つながり方」は別

• 地球ちきゅうの表面は、広さに限りがあるのに端がありません。宇宙うちゅうにも、3次元で同じような形がありえます。
• 平らな空間でも、ゲーム画面のように一周すると元に戻る形（トーラス）なら有限です。
• 球面（風船）のたとえでは、風船の内側と外側の空間は宇宙うちゅうに含まれません。
• 宇宙うちゅうの膨張ぼうちょうは「何かの中へ広がる」ことではなく、銀河ぎんがと銀河ぎんがの間の空間そのものがのびて、距離が広がることです。

専門的に考えるための論点

• Ω_K は空間の曲がりの大きさを表す量で、正なら開いた（鞍形）側、負なら閉じた（球面）側です。c は光の速さ、H₀ はハッブル定数です。
• 背景放射ほうしゃ（CMB）と、銀河ぎんがの分布に残る音波の跡（BAO）から、標準的なモデルでは、空間の曲がりはゼロに近い狭い範囲に絞りこまれています。曲がりの半径が少なくともどれだけ大きいか（下限）は、採用するモデルと信頼区間によって変わります。
• 背景放射ほうしゃに、はっきりしたくり返しの模様は見つかっていません。ただし、有限な宇宙うちゅうの形がすべて否定されたわけではありません。見つけやすさは、宇宙うちゅうのつながり方（位相）、私たちの位置、データの精度によって変わります。
• 加速膨張ぼうちょうする宇宙うちゅうでは、2つの「地平線」を区別します。これまでに光が私たちに届いた範囲の境目（粒子的地平線＝見える宇宙うちゅうの境目）と、今そこを出た光がいつか私たちに届くかどうかの境目（宇宙うちゅうの事象の地平線）です。
• 多元宇宙うちゅうには、いくつもの異なる仮説があります。「見える範囲の外にも同じ宇宙うちゅうが続く」という推論と、「物理の条件がちがう泡宇宙うちゅうが本当にある」という仮説を、同じ確かさで扱うことはできません。
• 見える範囲の外の影響が銀河団ぎんがだんの流れに表れている、という主張（ダークフロー、2008年）もありましたが、プランク衛星えいせいの解析では確かめられませんでした。
• 高い次元の「外」（ブレーン宇宙うちゅう）の兆候は、加速器の実験では見つかっていません。