LIGO、3回目の重力波を捕える!
LIGO Catches its Third Gravitational Wave!

<お断り>: 複数の記事があり、それぞれ詳細に述べられていますので非常に長い記事になっています。ここでは二つの記事から要点を引き出し、読みやすいように大胆にまとめています。多少問題があるかも知れませんがご容赦ください。

レーザー干渉計重力波天文台(LIGO:Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory)は、天文学の新しい窓が確実に開かれたことを実証する、重力波、宇宙の波紋と時間の3回目の検出を行った。最初の二つの検出と同様、二つのブラックホールがより大きなブラックホールをつくるように衝突したときにこの波が発生した。融合によってつくられた新しい発見のブラックホールは、以前にLIGOによって検出された二つのブラックホールの併合の質量、最初の検出の太陽質量の62倍と、二回目の検出の21倍の間の、太陽質量の約49倍を持っている。

LIGOは、その最初の観測の間の2015年9月に重力波の最初の直接観測を行った。先進のLIGOと呼ばれるプログラムの大きなアップグレードを経た後、2015年12月に二回目の検出が行われた。3回目の観測は、2017年1月4日午前2時11分58秒に、LIGOのハンフォードのアーム、WA干渉計が振動した。3ミリ秒後、リヴィングストンの干渉計が先の例に従った。米国の多くの部分が記録的な冷温を経験していたが、この振動は、その冬の朝の非常に冷たい空気に基づいたものではなかった。これは、米国の大部分の人々がまだ眠っている間に、二つの大規模なブラックホールの融合によって遠い宇宙で生じた重力の波が、2台の探知器を連続して通過した地球に打ちよせた時空そのものの身震いであった。LIGO研究者達は、これらのブラックホールが地球から約30億光年にあると判断した(30億光年は可視光線の宇宙の端の出口までの約5分の一である)。これらの波は約30億光年の間旅してきた。この検出の学習から、LIGO科学者達は判定した。この融合に関係する二つのブラックホールは、太陽の約19倍と32倍の質量であった。これらの質量によって、これらのオブジェクトは、LIGOの初めての検出の前には天文学者達に知られていなかった質量を持つ新しいブラックホールの、新しい神秘を加えた。結果として生じた併合したブラックホールは太陽質量の約49倍と推測される。しかし、 もし32と19を加算すれば答えは49でなく51であろう。何が起きているのだろう?

2017年1月4日、LIGOは一つに併合する二つのブラックホールを検出した。ブラックホールの一つは太陽質量の32倍(32M)であり、他は太陽質量の19倍(19M)であった。ここで‘M’は質量を表し太陽を代表させている。それらが合体したとき、それらは太陽質量の49倍のブラックホールをつくった。この合併では、重力波を発生させるのに十分なほど時空を歪ませる、ブラックホール質量を即座にエネルギーに変えた。我々はそのことが起きたほぼ30億年後にこれを検出した。 ブラックホールが合体したとき、ブラックホールの質量の二つの太陽質量に相当する価値が、純粋な重力波エネルギーに変った。さらに、全てのそのエネルギーは、僅か 0.12 秒の、瞬きする間に解放された。それらの衝突の瞬間、ブラックホールは、それぞれ他を、10分の6の光速で周っていた! それらが合体する前に、二つのブラックホールは、直径約115キロメートルと190キロメートルの球に適合していた。この併合されたブラックホールは径約250キロメートルの球を占めるだろう。これらの数を見るにあたって我々の太陽自身は直径140万キロメートルである。一つではないかも知れないが、太陽に含まれる49倍の質量を、差渡し200キロメートルより小さな球に圧縮することを想像してみよう。
このデータの新しい分析は、この出来事が、また、(測定できる精度の範囲内で)、100年以上前にアルバート・アインシュタインによってまとめられた一般相対性理論の予測に同意したことを示した。衝突するブラックホールによって解放される途方もないエネルギーにも関わらず、極端に小さい故にLIGOの機器が重力波を検出することは極めて難しい。この最新の波は、LIGOのアームによって占められている時空を、 0.000,000,000,000,000,001 (1×10-18)メートル(attometer)伸縮させた。これは陽子より 1000 倍小さい! 

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June 21, 2017    


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