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ミロク的情報 プラズマ宇宙論
プラズマ宇宙論（ぷらずまうちゅうろん）とは、宇宙でのあらゆる現象は重力の影響だけではなく、宇宙の全物質の99.9%を構成している電気伝導性の気体プラズマによる影響が大きく、宇宙では巨大な電流と強力な磁場が主導的役割をするとしています。そして電磁気と重力の相互関係によって、壮大な現象を説明できると主張する宇宙論です。主としてプラズマ物理学の基本である電磁流体力学
(MagnetoHydroDynamics: MHD)の上に立脚した理論です。
概要
非常に複雑な形態を見せる惑星状星雲は太陽程度の恒星の最期の姿です。複雑な形態は重力ではなく磁場が大きな役割を果たしていることを示しています。惑星状星雲もプラズマで形成されており、そこには特徴的なフィラメント構造が多く見られる。これはプラズマの自己組織化によって生み出される形であり、その内部にはビルケランド電流と呼ばれる電流が流れています。
われわれを照らし出す太陽も同様に巨大なプラズマの塊である。太陽から放出される高速のプラズマは惑星空間を通り抜けて地球に達し、オーロラ、北極光、磁気嵐、電波障害などを引き起こします。一般に真空と言われる宇宙空間だが、このようなプラズマに満ち、プラズマ・ダイナミクスが支配する空間であり、常に休みなく変化を見せています。
惑星、太陽系、銀河系、星間ガス、星雲、銀河団、彗星などなど、宇宙にあるすべての物質はプラズマの影響を受けています。その豊富にあるプラズマが宇宙の広い範囲にわたって重要な役割を果たしている。プラズマ宇宙論の創始者ハンネス・アルベーンは次のように述べています。
「宇宙についての理論は、われわれが観測や実験で確かめた事実の延長上に打ち立てられなければならない。われわれは（ビッグバン理論のように、最初に宇宙誕生の姿を想像して、そこから現在の宇宙に進化するまでを推測して理論にするのではなく）、まず今の宇宙の姿を調べ、それを元にしてより遠い過去へ、より不明瞭な時代へと遡っていくべきである」
これは、プラズマ宇宙論の基本的な考え方がボトムアップ的であり、トップダウン的であるビッグバン理論とは対極であるといえます。プラズマ宇宙論は、厳密な意味で定常宇宙論とは大きく異なります。プラズマの特性上それは必然と言えます。つまりプラズマは一つの場所にとどまるということはしません。常に反発や引き合い、衝突などを繰り返し変化し続けています。それが積み重なり大きなスケールの変化が起き始め大規模な構造を作り出すと考えられています。その大規模構造はビッグバン理論が重視する重力ではなくプラズマの中を流れる電気と、それがつくりだす磁場によって形成されます。このことは、現在ビッグバン宇宙論では説明の難しいグレートウォール
(The Great Wall)などの大規模構造を解明する糸口になる可能性があります。
プラズマの長さが1万光年から10万光年にも達するほど集まった場合、その中を巨大な電気が流れ出し、それが非常に大きな磁場を発生させます。次に電気と磁場の相互作用によってプラズマの形はさまざまな変化を見せます。隣接したプラズマのガスの柱どうしは引き付け合い、絡み合うことにより複雑な構造を作り出します。
アメリカ・ロスアラモス国立研究所の物理学者であったアンソニー・ペレットによる渦巻銀河に関する研究をここで紹介します。彼は、ブラックジャックVと呼ばれる当時世界最大のパルス発電機でX線放射の実験を行っていました。この実験は、水爆の爆発に伴う電子機器への影響を調べる事が目的でした。実験の結果では、発生したプラズマ・フィラメントはお互いの磁場で引き寄せられ、集合したプラズマはその後合体して螺旋を形成し、最も強力なX線は、この螺旋構造から発生していました。この絡み合うフィラメントの中を流れる電流は、ビルケランド電流と呼ばれています。かつてプラズマ宇宙論の創始者ハンネス・アルベーンの下で研究していたペラットは、この螺旋が銀河の渦巻構造を解明する手がかりとなると考えるにいたりました。彼は当時最先端のプラズマ・シミュレーション・プログラム「SPLASH」を使い、プラズマの動態をシミュレーションし、多くの特徴的な銀河の渦巻が、完全に磁場の中を漂うプラズマ・フィラメントで再現できる事を発見しました。また彼は、シミュレーションを繰り返し、銀河における大きな謎であった銀河の回転曲線問題まで、解明する事ができました。
現在、プラズマ宇宙論は非主流派の理論です。しかし、成熟した体系である電磁流体力学
(MagnetoHydroDynamics: MHD)を基盤とし、ともに発展してきたこの理論は非常に多くの成果を収めています。太陽のプロミネンス、渦巻銀河、宇宙の大規模構造に至るまで、他にも様々なスケールの問題に関して説明をしています。これからの観測技術の向上に伴い、今後の発展が期待される分野であると言えそうです。
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