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重力波望遠鏡  

このブログを始めたわずが数年の間にも、困難だった科学上の解明が不成功も含めていくつもありました。ヒッグス粒子の検出も記憶に新しいところ。また、ニュートリノが光より速い?というニュースも入ったけど、思ったとおり観測ミスでした;宇宙の始まりでビッグバン前のインフレーションの証拠を捉えた、というニュースも新聞の1面に載りましたが、これには待ったがかかった;昨年の冥王星接近探査は歴史的快挙でした。そして今回は重力波の検出です。

これで光や電波という電磁波で遠い宇宙を観測するという手法に、重力波で観測するという手法が加わった。
アメリカの大学などの国際チームが2月11日に発表、これは1916年にアルベルト・アインシュタインが一般相対性理論により重力波の存在を予言したちょうど100年後にあたり、これを証明することにもなった。このキリの良さも快挙、たぶん目鼻はついていたのかも?
重力波とは、大質量の天体が接近し、高速で回転し合うときなど、まわりに空間の伸び縮みの波を発するというもの、この波の大きさは地球で観測されるときの予測が、太陽と地球の距離の間で、水素原子1個分とか、途方もなく微々たるもんです;
重力波
重力波検出に成功したのはアメリカの重力波望遠鏡LIGO(ライゴ)で、日本のKAGRAのライバルだった。KAGRAは地上の振動などの影響が少ない地下に建設し、さらに感知器を冷却してノイズを除くなどの工夫で一時は世界最高の観測精度だったが、LIGOも観測装置を大幅に入れ替えて、レーザー光を繰り返し反射させて観測経路を長くするという画期的手法で精度を大幅に上げ、昨年から観測を再開したところだった。
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LIGO観測所
重力波望遠鏡の原理はざっとこんなところ・・見た目、19世紀に"エーテル"を検出しようとしたマイケルソン・モーリーの装置を思い出すが、じつはこれを応用したアイデアだそうだ。
01b.jpg
直角に配置された同じ長さの真空パイプの先に鏡があり、一つのレーザー光をハーフミラーによって、両パイプに分け、戻ってくるレーザー光の干渉縞を観測する、といったシンプルな構造、パイプは長いほど精度が上がるが、地上の振動など関係のないノイズを除去するのが重要。ある方向から重力波がやってくると、空間が伸び縮みし、2つのパイプの長さに差が生じ、戻ってきたレーザー光の波が一致せず、干渉で明るさが揺らぐ。
*光は"時空のゆがみに沿ってまっすぐ進む"ので、ゆがんだ空間を通った光は、そうでない光に比べ、早く届いたり、遅く届いたりする。

重力波を観測できる有力候補はブラックホールや中性子星同士ような大質量天体の合体が予測され、それを狙っていたわけだが、そう宇宙のあちこちにあるものではない、観測範囲を広げる、つまり観測精度を上げることで観測チャンスが高くなる、
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点が候補天体
観測範囲が小さければ、その範囲にある重力波を発するであろう天体は少ないので、300万光年の範囲でも10万年に1回、とかいう検出確率になる、しかしLIGOやKAGRAは7000万光年の範囲を観測でき、1年に10回というレベルの検出確率だそうで、LIGOは再稼働後、早々とブラックホール合体による重力波を検出した。KAGRAも二番手でよいので、信頼できる実績を出してほしいところ。
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category: 科学・自然・雑学

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コメント

発見したLIGOって、2002年から運用してるんですよ。
ですから10数年見つけられなかったんですね。

それが、機器を調節し直して2日目(だったかな)ぐらいに観測に成功した、なんて話も伝わってきてます。

奇士 #nLnvUwLc | URL
2016/02/13 21:30 | edit

奇士さん こんばんは

性能が大幅アップしたお陰もありますが、2日目というのはラッキー過ぎるというか、観測チームも驚いたんじゃ・・^^
これはKAGRAでも観測できることを示してくれたことにもなるでしょうね。

michael #xNtCea2Y | URL
2016/02/13 21:57 | edit

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