宇宙は「星」ではなく「空白」で出来ていた。

編集・制作：未知なる宇宙科学 ARCHIVES 編集部

宇宙の体積の80%は「空白」が占めている——ボイドとは何か

夜空を見上げると、星の光が宇宙を満たしているように感じます。しかしそれは、私たちの目が届く範囲のごくわずかな光がつくり出す印象にすぎません。宇宙全体を引きで眺めると、その体積のおよそ80%はボイドと呼ばれる巨大な低密度領域が占めています。星々が輝くフィラメントや銀河団は、宇宙という空間の残り20%ほどに集中しているのです。

銀河の「立体地図」が明かした宇宙の構造

20世紀初頭、銀河は宇宙にランダムかつ均一に散らばっていると考えられていました。多くの天文学者が「島宇宙」として個々の銀河を扱い、その空間的な分布には特別なパターンがないと思われていたのです。

状況が変わったのは1970年代から80年代にかけてです。望遠鏡の性能向上と銀河距離測定技術の成熟により、天文学者たちは個々の銀河の位置だけでなく、奥行きを含む銀河の3次元地図を描けるようになりました。

1986年、ハーバード・スミソニアン天体物理学センターのチームが発表した「CfA赤方偏移サーベイ」の地図は、大きな驚きをもたらしました。銀河は均一には分布していませんでした。薄い壁状の構造（ウォール）や細い糸状の構造（フィラメント）に沿って銀河が並び、その間には銀河がほとんど存在しない広大な空洞がいくつも存在していたのです。

研究者たちはこの構造を「石鹸の泡」にたとえました。泡の膜の部分に銀河が集まり、泡の内側——気泡の中身——にはほとんど何もない。宇宙は、無数のシャボン玉が寄り集まったような構造をしていたのです。この発見は、宇宙を「点の集まり」としてではなく、ひとつの巨大な「構造体」として理解する出発点になりました。

コズミック・ウェブ：銀河が織りなす宇宙規模の網

現代の宇宙論はこの大規模構造を**コズミック・ウェブ（宇宙の網）**と呼んでいます。スーパーコンピューターによるシミュレーションが描き出すその姿は、特徴的です。

漆黒の空間の中に、無数の銀河が淡い糸のように走っています。糸と糸が交わる結節点には、数千個もの銀河が密集した銀河団が形成されます。そして糸が織りなす網の隙間には、直径数億光年にもおよぶ低密度の球状領域——ボイドが広がっています。

ボイドの内部はどれほど希薄か

ボイドの内部は完全な真空ではありません。しかし、その物質密度は著しく低く、宇宙の平均的な物質密度と比べて約10分の1ほどしか物質が存在しないとされています。代表的なボイドの直径は3,000万〜3億光年。私たちの天の川銀河の直径（約10万光年）と比べると、そのスケールの大きさがわかります。

ボイドの中心付近に仮に立てたとしたら、肉眼で識別できる銀河はほぼ存在せず、最も近い銀河まで何千万光年もの空間が広がっているかもしれません。

なぜこのような構造が生まれたのか

コズミック・ウェブの形成は、宇宙誕生直後のわずかな密度のばらつきにさかのぼります。

ビッグバン直後、宇宙の物質はほぼ均一に分布していましたが、量子的な揺らぎによるごくわずかな密度のムラが存在していました。わずかに密度が高い場所は、重力でさらに周囲の物質を引き寄せます。 逆にわずかに密度が低い場所は物質を失い、ますます空になっていきます。

この過程が138億年かけて増幅された結果、高密度の領域はフィラメントや銀河団へと成長し、低密度の領域は膨らみ続けてボイドになりました。現在観測されているコズミック・ウェブは、宇宙誕生の瞬間に刻まれた密度のゆらぎが、重力によって長い時間をかけて発展した姿とみなされています。

この構造形成の主役は、目に見える星やガスではありません。宇宙の質量の大半を占めるとされる**ダークマター（暗黒物質）**が重力の骨格を形成し、その構造に沿って通常の物質が集積したと考えられています。私たちが光の網として観測しているものは、見えない暗黒物質の骨格を反映したものです。

ボイドが宇宙物理学の研究対象になっている理由

近年、ボイドは単なる空白ではなく、宇宙の謎を探るうえで有力な研究対象として注目されています。

ひとつはダークエネルギーの研究です。宇宙の加速膨張を引き起こしているとされる謎のエネルギーですが、ボイドは内部の物質密度が低いため、ダークエネルギーの影響が相対的に観測しやすいとされています。ボイドの形状や成長の仕方を精密に測定することで、この力の性質に迫れると期待されています。2024年から本格稼働した観測装置**DESI（暗黒エネルギー分光装置）**は、数千万個の銀河の距離を測定し、史上最も精密な宇宙の3次元地図の作成を進めています。

もうひとつは**「KBCボイド」仮説です。私たちの天の川銀河を含むこの一帯が、直径約20億光年規模の巨大な低密度領域の内部に位置しているのではないかという観測結果が報告されています。もしこれが事実であれば、現代宇宙論の未解決問題のひとつであるハッブル・テンション**（宇宙膨張率の測定値が観測手法によって食い違う問題）の説明につながる可能性があるとされています。ただし、これはまだ仮説の段階であり、検証が続いています。

さらに、ボイド内部では物質密度が低いため、時空の振る舞いが周囲とわずかに異なる可能性も理論的に議論されています。空白の空間を精密に調べることは、重力と時空の性質を理解することにも直結しているのです。

ボイド研究が問いかけていること

宇宙の体積の大部分が低密度の空白で占められているという事実は、私たちの立ち位置を改めて考えさせます。

銀河というフィラメントの上に太陽が存在し、その周囲を地球が公転し、そこに水と生命が宿っている——宇宙の構造全体から見れば、これは相当に局所的で稀有な「集積」です。ボイド研究は、宇宙がどのような構造を持ち、どのように進化してきたかを明らかにする作業であると同時に、私たちが宇宙のどのような場所に存在しているのかを問い直す研究でもあります。

まとめ：空白の構造が宇宙を理解する鍵になっている

宇宙の大規模構造の研究は、銀河の3次元分布を調べることで、従来の均一分布モデルを大きく書き換えました。銀河はフィラメント・ウォール・銀河団という高密度構造に集中し、その間に広大なボイドが広がっています。ボイドはかつて単なる「何もない場所」として扱われていましたが、現在はダークエネルギーの測定、ハッブル・テンションの解明、宇宙の大規模構造の検証といった文脈で重要な研究対象です。

夜空に見える星の光は、宇宙の体積のうちごくわずかな領域に集中しています。その背後に広がる広大な空白を理解することが、宇宙の全体像を把握するうえで欠かせない視点になっています。