日本大百科全書(ニッポニカ) 「宇宙の階層構造」の意味・わかりやすい解説
宇宙の階層構造
うちゅうのかいそうこうぞう
超銀河団・銀河団・銀河群・銀河・惑星系・恒星・惑星・惑星系内小天体のようにさまざまなスケールの天体が属する集団を分類する際の構造のこと。
広い意味でのこの世界にはさまざまな階層が存在する。その理由は明らかではないが、多様な階層の存在が、そのシステムを全体として安定化させる役割を果たしているのは事実であろう。人間社会における階層は、人間がつくりあげたものであるが、自然界における階層は、物理法則に従って誕生、あるいは進化した結果である。
たとえばこの世界に存在する物質を細かく分割していけば、やがて、分子・原子・原子核・核子・素粒子といった普遍的な階層に行き当たる。生物界もまた、生態系・個体群・個体・器官・細胞・遺伝子・アミノ酸・生体分子といった生物に特有な階層を経て、より普遍的な物質の階層へとつながっている。
宇宙のなかに存在する天体もまた同じく、さまざまなレベルの階層から成り立っていることが知られている。大きなスケールから並べてみると、超銀河団・銀河団・銀河群・銀河・惑星系・恒星・惑星・惑星系内小天体といったところであろう。これらが宇宙の階層構造である。むろんそれらをより小さなスケールへと分割していけば上述の物質の階層につながる。
ただし宇宙の階層構造の場合、とくに大きなスケールの階層にいくにつれてその定義があいまいになる。そもそもこの宇宙ということばすらその定義は明確でなく、専門家の間でも異なる意味で用いられていることが多い。たとえば、われわれが観測できる宇宙は、誕生して以来138億年かけて光が到達できる距離以内の領域に限られている。その意味で用いられる「宇宙」は有限の大きさをもつのであるが、実際にはその外にも宇宙は広がっている。このより広い意味での宇宙は無限の体積をもつものと考えられている。それどころか、原理的にすらわれわれが観測することができない別の宇宙が存在する可能性もある。
そのため「宇宙」そのものにも、「われわれが観測できる範囲の宇宙」、「われわれが存在している宇宙」、「われわれとは因果関係をもたない別の宇宙」といった区別がありうる。とくに、3番目に分類されるような無数の宇宙の集合をさして、マルチバース（これは、宇宙を意味する英語であるユニバースのユニが「一つ」という意味であることに対して「多数」の意味をもつマルチに置き換えられた造語である）とよばれることがある。かりにそれが実在するのであれば、それこそがこの世界の最大スケールの階層ということになろう。
宇宙の階層構造は、それらがもつ典型的な質量の値で分類することもできる。その単位として通常用いられるのが太陽の質量で、M
という記号で表される。たとえば、銀河の質量は太陽質量の約10億倍から1兆倍の範囲にあるので、109 Mから1012 Mと表記される。宇宙の階層構造の場合、同じ階層に属する天体であろうと、そのなかにさらに細かい分類あるいは個性があるため、対応する質量の値にも大きな幅があることに注意する必要がある。
宇宙の階層構造の典型的スケールは、宇宙が誕生したときの初期条件と、宇宙を支配する物理法則の二つの結果として決まっている。とくに、小さなスケールの階層にいくにつれて、その性質は物理法則によって定められていると考えられており、物理法則を特徴づけている基本物理定数の組合せで大まかには説明できる。巨視的世界の代表的存在である天体が、微視的世界を記述する基本物理定数と密接に関係しているという驚くべき事実こそ、この自然界はあまねく物理法則に従っていることを確認させてくれる。
［須藤 靖 2016年12月12日］
