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Micha: Classic音楽とLuteの楽しみ

クラシック音楽とリュート、宇宙・科学の話など

ブラックホール合体の"音"  

これまで重力波の話題はいくつか書いた、A.アインシュタインが重力波を予言して100年目にあたる2016年、アメリカの観測装置LIGOがついに直接観測に成功した。観測装置LIGOの原理がわかりやすい動画があった、
LIGO you 01
you tube:Most Precise Ruler Ever Constructed
光速度不変の原理により、光の経路の空間が伸びれば鏡で反射して戻ってくるのが遅くなり、縮めば速くなる、ということで2方向からの時間差で光の波が強め合ったり打ち消し合ったりする。空間が伸縮してもそこにある物体にヒビ割れが生じたりはしない^^物体もその場の空間そのものなので、硬いコンクリートだろうとゴムにように伸縮している、
光速だけが絶対的物差しになる。

重力波は巨大質量をもつ天体が光速に近い速度で運動するときに強く発生する、BH、中性子星などが連星系で廻り合っていると、重力波を出して少しずつ質量を失い、近づいていき、最後に合体する、接近するほど廻り合う速度が増し、合体しても形が非球対称なうちは強い重力波を放つ、完全な1つの球体になると、振り回される質量が無くなって重力波も止まる。
重力波の発生をわかりやすく表現した動画、
BH GW you
tou tube:Warped Space and Time Around Colliding Black Holes

このお馴染みの式が示すとおり、質量とエネルギーは互いに変換される、
E=mc2.jpg
2017年1月にLIGOとイタリアにある観測装置VIRGOが共同で観測したBH合体:GW150914では、太陽質量の36倍と29倍のBHが合体し、合体後には太陽質量の62倍となった、単純合計では65倍になるところ、減った太陽3個分は重力波のエネルギーに変換されたことになる。
なお、重力波の振幅は距離に比例して減衰するので、距離は振幅から見積もることができる、GW150914は14億光年と推定された。

この観測された重力波の波長と強さを"音波"に置き換えるとこんな音になる、
BH GE wave you
you tube:The Sound of Two Black Holes Colliding
最後の「ホワッ」と一瞬聞こえるのが合体時の音だ、短いので繰り返している。
35Hzから250Hzまで周波数を上げながら振幅を大きくする波形が0.15秒ほど続き、その後急速に減衰する。
宇宙からやってくる電波など、音声に置き換えて聴いてみるというのは以前から行われていたが、これは重力波、物理現象をイメージとして掴みやすいかもしれない、しかし太陽の数十倍の物量が起こす音としては随分あっけない、想像を超える世界だ。

virgo.jpg
イタリア、ピサにある同型観測装置:VIRGO

ご覧いただき、ありがとうございました。

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category: 宇宙・天体

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