天体物理学の新時代へようこそ。
大規模な国際科学者チームは、30億光年離れて互いに旋回する2つのブラックホールの激しい衝突によって発信され、1月4日に地球上で感じられた、さらに別の重力波信号を発見したと発表した。
レーザー干渉計重力波天文台 (LIGO) を使用することで、科学者は重力波-- 時空の構造における文字通りのさざ波 -- それらが地球と私たち全員を通過したとき、私たちが宇宙でこれらの目に見えない波の証拠を目にするのはちょうど3回目です。
この新しい発見は、今週ジャーナルに掲載された研究で詳しく説明されています物理的なレビューレター。
これらの発見により、科学者は宇宙で最も強力な爆発で何が起こっているのかを正確に解析できるようになり、これまでにない宇宙を理解する方法が明らかになりました。
検出結果は、いくつかの基本的な質問にも答えています。
LIGOチームメンバーのローラ・カドナティ氏は記者会見で、「発見するまでは、ブラックホールが存在することすら確信していなかった」と語った。 「私たちが今知っていることは、それらが実際に存在し、初期の宇宙で重要な役割を果たした可能性があるということです。」
この3回目の検出は、2015年9月の1回目と2015年12月の2回目に続くもので、2つのブラックホールが合体して太陽の約49倍の質量の新しいブラックホールを形成した結果であるようだ。
研究者らはまた、ブラックホールが実際にどのように衝突するのか、互いに遠く離れていない巨大な星として始まるのか、それとも緊密なペアのブラックホールであるのかについて、物語をまとめ始めている。
まだ答えられていない疑問がたくさんありますが、この新しい検出は、ブラックホールを研究している科学者にとってブラックホールに関する知識のギャップを埋めます。
「太陽質量の20個分より大きい恒星質量ブラックホールの存在がさらに確認された。これらは、LIGOが検出するまで存在を知らなかった天体だ」とLIGOのデービッド・シューメーカー氏は声明で述べた。
マッシュ可能な光の速度
では、重力波とは何でしょうか?
宇宙を移動する重力波を視覚化する最良の方法は、ベッドの上に平らに置かれたシーツの上に 2 つのボーリング ボールを想像することです。
この 2 つのボーリング ボール (このたとえではブラック ホールを表します) が互いに回転すると、シート内に波紋が生じます。それらは重力波です。
ボウリングのボールが最終的に収束するとき、もしそれらがブラックホールであれば、それらは互いに密接に周回して重力波を生成し、その後合体するでしょう。
ワシントンとルイジアナにある 2 つの天文台で構成される LIGO は、機器の極めて高い感度のおかげで、時空の波紋を検出することができました。
2 つの同一の天文台は、レーザーが通過する L 字型のチューブです。ミラーは各アームの端に配置され、もう 1 つのミラーが中央にあります。
研究者は、レーザーがチューブ内を移動する様子を監視することができ、いつ中央でレーザーが反撃されるべきかを正確に知ることができます。しかし、重力波が到来すると、レーザーはわずかにずれることになります。
そして、私たちはわずかに意味を持っています。
重力波が通過しても、管の長さは陽子のほんの一部だけ変化します。
光は重力波の影響を受けないため、この全体が機能します。宇宙の強力な波はあらゆる種類の物質を歪ませる可能性がありますが、光は変化しません。
LIGOの未来
科学者らは、LIGOの感度が将来的に高まるにつれて、他のタイプの宇宙衝突も検出できるようになるだろうと期待している。
たとえば、研究者らは、衝突する中性子星からの比較的微弱な重力波信号を拾うことができ、地球から光年も離れたところにある高密度の天体についてさらに学ぶのに役立つと期待している。
重力波を研究することにより、科学者は宇宙を理解するまったく新しい方法にアクセスできるようになりました。
物体が発する光を通して単に物体を研究するのではなく、重力波を使用すると、実際に、それらを作成した物体のより深い構造を調べることができます。たとえば、科学者たちは、これら 2 つの合体ブラック ホールからの信号を観察することで、その質量と、それらが形成された空の一般的な部分を把握することができました。
そして、科学者が重力波についてさらに学ぶにつれて、尋ねることさえ知らなかった質問に対する答えも見つけ出す必要があります。
LIGOの研究者ネルギス・マヴァルバラ氏は、「測定したいもののための機器を構築すると、予期していなかったものが見えるようになる」と講演で語った。2月のインタビュー。
「それがこの楽器の本当の約束だと思います。」