「重力波を初観測」米中心の国際研究チーム 発表


「重力波を初観測」米中心の国際研究チーム 発表 / 重力波「観測は極めて困難」…アインシュタイン / アインシュタインの「最後の宿題」


アメリカを中心とした国際研究チームは、11日、宇宙空間にできた「ゆがみ」が波となって伝わる現象、いわゆる「重力波」を初めて直接観測することに成功したと発表しました。重力波の観測は、ノーベル賞に値する成果とも言われ、日本の専門家も「天文学の飛躍的な発展につながる」と述べて高く評価しています。

アメリカにある「LIGO重力波観測所」の国際研究チームは、現地時間の11日午前首都ワシントンで会見し、アインシュタインがちょうど100年前に「一般相対性理論」の中で提唱した現象である「重力波」を初めて直接観測することに成功したと発表しました。
重力波は、ブラックホールなどの天体によって生み出された宇宙空間の「ゆがみ」が波となって伝わる現象で、研究チームによりますと、2つのブラックホールが合体するときに出た重力波を去年9月に観測したということです。2つのブラックホールは、質量がそれぞれ太陽の29倍と36倍と極めて大きく、観測された重力波は13億年前に出たものだと説明しています。重力波はこれまで直接観測されたことがなく、アメリカだけでなく日本やヨーロッパなど世界の科学者が観測を目指していました。
観測に成功した「LIGO重力波観測所」は、アメリカの西部ワシントン州と南部ルイジアナ州の2か所に施設があり、研究チームを率いるカリフォルニア工科大学のデビッド・ライツィー教授は会見の冒頭で「重力波を観測したぞ!」と叫び、喜びを表していました。
重力波の観測はノーベル賞に値する成果とも言われ、今後は世界各国の科学者による観測データの検証が進められることになります。


アインシュタインの「最後の宿題」

アインシュタインが発表した「一般相対性理論」は宇宙の数多くの現象を言い当て、現在の物理学の土台となっていますが、そのなかで唯一、直接観測されていなかったのが100年前に予言した「重力波」です。このため、アインシュタインの「最後の宿題」といわれていました。
「一般相対性理論」では、すべての質量がある物体はその質量に応じて空間をゆがめ、そこを流れる時間の早さも変わるとされています。「重力波」は、その物体が動いた際に空間のゆがみが波となり、光の速さで周囲に伝わるもので、何にも遮られることはないと予言しています。
1993年には、アメリカの2人の物理学者がお互いの周りを回っている2つの星の軌道の分析から重力波の存在を間接的に証明したとして、ノーベル物理学賞を受賞しています。
しかし、予言された空間のゆがみは極めて小さいため、これまで理論の発表から100年間、重力波を直接観測した例はなく、世界の研究機関がしのぎを削っていました。


歴史に残る発表

NASA=アメリカ航空宇宙局などによりますと、重力波は、半世紀前から観測が試みられていて、どの国の研究チームが実際の観測に成功するのか注目が集まっていました。このため、数日前にLIGO重力波観測所の研究チームが「最新の成果を報告する」と発表すると、世界各国で憶測の記事が出て、ワシントンの会場には多くのメディアが詰めかけました。そして、研究チームを率いるカリフォルニア工科大学のデビッド・ライツィー教授が会見の冒頭で、「重力波を観測したぞ!」と述べると、メディア関係者からも大きな拍手が起きました。
会見では、観測された重力波の波の形が紹介され、ライツィー教授によりますと、2つの施設でそれぞれ観測された波の形が驚くほどそっくりだったということで、「最初に見たときは驚いた。ほかの現象を見ているということはないのかなど、あらゆる可能性をつぶした」と説明しました。
また、ライツィー教授のあとに会見した別の研究者は、この波の形を基に重力波を音で表してみたことを明らかにし、初めて紹介された何かがはじけるような短い音に、会場の関心が集まっていました。


日本の専門家も発表見守る

重力波の観測を目指して日本が建設を進めている観測装置、「KAGRA」の研究プロジェクトで、観測データの分析を担当する大阪市立大学の神田展行教授は、研究室のメンバーとともに大阪・住吉区の大学の会議室に集まり、国際研究チームの発表をインターネット中継で見守りました。時折メモを取りながら耳を傾け、発表が終わるとメンバーから拍手が沸きました。
神田教授は、「論文を読み込んで検証する必要はあるが、発表を聞いたかぎりではものすごい快挙で驚いている。アインシュタインが存在を予言した『重力波』を世界で初めて捉えたこと自体すごいが、その重力波がブラックホールから出たとみられる点にもびっくりしている。光を発しないブラックホールは重力波を捉える以外、観測する方法はないとされてきたが、今回の成果はブラックホールの存在を裏付ける証拠を観測したことになる」と話していました。
そのうえで、「今回の発表で、日本の観測装置、『KAGRA』でも重力波を観測できるはずだと勇気づけられた。今後、日本を含む世界各地で観測体制を整え、今回の研究成果を検証していくことが、物理学や天文学の発展のために重要だ」と話していました。


「天文学の新時代が幕を開けた」

素粒子物理学を研究している東京大学数物連携宇宙研究機構の村山斉機構長は「大変興奮しています。天文学の新時代が幕を開けました」と述べてその成果を高く評価しました。
村山教授は、出張先の首都ワシントンでNHKの取材にメールで応じ、「アインシュタインは時空が震えることを予言していましたが、それが確認されました。小さな『さざ波』をとらえた技術的に見ても、とんでもない離れわざです」と述べました。そのうえで、「これで、ブラックホールを重力波を使って『聞く』ことができるようになります。『KAGRA』という重力波の観測施設を作っている日本の仲間たちにとってもすばらしいニュースです。これから驚くべき発見が次々とあることを期待します」とコメントしています。


LIGO重力波観測所とは

「LIGO重力波観測所」はアメリカのカリフォルニア工科大学とマサチューセッツ工科大学が中心となって建設した観測施設で、実験には、世界15か国の1000人以上の科学者が参加しています。
長さ4キロメートルの2本の長大なパイプをL字型に組み合わせ、そのパイプの中を真空に保っている施設で、アメリカの西部ワシントン州と南部ルイジアナ州の2か所に同じ施設が2つあります。2つの施設では、パイプの中でレーザー光線を照射していて、その光線が往復する時間に僅かな変化があると、それが重力波による変化である可能性が高いとされ、同じ変化を2か所の施設で同時に観測して互いに検証することで重力波かどうかを判定できるということです。
LIGOでの重力波の観測は2002年から始まりましたが、2010年までの8年間一度も重力波を観測できず、いったん運用を終えています。その後、観測の能力を10倍に上げるための改修工事がおよそ5年かけて行われ、「アドバンストLIGO」より高度になったLIGOとして去年9月から再び観測を始めていました。
重力波の観測施設はほかにもあり、ヨーロッパの研究機関がイタリアに建設し2007年から運用を始めた「VIRGO」のほか、日本の岐阜県飛騨市には「KAGRA」という施設があります。


NASA「待ちに待った一歩」

アメリカを中心とした国際研究チームが、アインシュタインが提唱した「重力波」を初めて直接観測したと発表したことについて、NASA=アメリカ航空宇宙局も11日プレスリリースを出し「宇宙物理に新たな分野を切りひらく待ちに待った第一歩だ」と述べています。
NASAのプレスリリースは11日ホームページに掲載され、はじめに首都ワシントンで発表されたLIGO重力波観測所での観測結果を紹介し、「私たちの宇宙に関する知識のほとんどは、星々などが出す光の観測を通して形づくられてきた。重力波で研究できるということは、たとえるならば、新しい窓を通して宇宙を見ることができるということで、ほかの手法による観測を多いに補ってくれるだろう」とコメントして観測結果を高く評価しました。
そのうえで、NASAは、LIGOが今回重力波を通して直接観測したという2つのブラックホールが合体する現象について、「X線などを通して観測を試みている。複数の手法による観測ができれば、この現象をより深く理解できることにつながる」と述べていて、ヨーロッパ宇宙機関などと共同で探査に取り組んでいくとしています。
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新たな天文学への扉=「重力波」初観測

アインシュタインの予言から100年。ついに直接観測に成功した重力波は、これまでの光や電波による観測では不可能だった宇宙最初期の姿などを探る手段になると期待され、新たな天文学を開く扉になる。
  天文学はこれまで、可視光から電波、X線など観測の手段を広げ、そのたびに新たな宇宙の謎を解明してきた。しかし、これらはいずれも電磁波と呼ばれる光や電波の仲間で、光さえまっすぐに進めない宇宙誕生から約38万年後までの姿を観測することは原理的に不可能だった。
  物質との相互作用が少ない重力波の観測で、こうした宇宙誕生直後の姿や、光を出さないブラックホールの誕生の瞬間など、さまざまな現象の解明が可能と考えられ、宇宙に対する人類の理解を大きく広げると期待されている。
  素粒子ニュートリノの研究でノーベル物理学賞を受賞し、日本の重力波検出装置「KAGRA(かぐら)」のプロジェクトリーダーも務める東京大宇宙線研究所の梶田隆章所長は「新しい観測方法が見つかると、宇宙に対する考えを大幅に塗り替えてきた」と話す。初の直接検出は先を越されたが、重力波を使ってどう宇宙像を塗り替えていくのか、日本のチームも含めた研究の進展が期待される。

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宇宙の「重力波」を初検出 米チームが確認 アインシュタインが100年前に予言

宇宙から届く「重力波」を米国の研究チームが世界で初めて検出したことが11日、関係者への取材で分かった。アインシュタインが100年前に存在を予言しながら未確認だった現象で、新たな天文学や物理学に道を開く歴史的な発見となった。今後の検証で正しさが揺るがなければ、ノーベル賞の受賞は確実だ。

 検出したのはカリフォルニア工科大とマサチューセッツ工科大などの共同研究チーム。米国の2カ所に設置した大型観測装置「LIGO」(ライゴ)の昨年9月以降のデータを解析し、重力波をキャッチしたことを確認した。

 重力波は重い天体同士が合体するなど激しく動いた際、その重力の影響で周囲の空間にゆがみが生じ、さざ波のように遠くまでゆがみが伝わっていく現象。アインシュタインが1916年、一般相対性理論でその存在を示したが、地球に届く空間のゆがみは極めて微弱なため検出が難しく、物理学上の大きな課題になっていた。

 チームは一辺の長さが4キロに及ぶL字形のLIGOで空間の微弱なゆがみを検出。ブラックホール同士が合体した際に発生した重力波をとらえた。信頼度は極めて高く、検出は間違いないと判断した。欧州チームも研究に協力した。

 重力波の観測装置を望遠鏡として使えば、光さえのみ込んでしまうブラックホールなど、光や電波では見えない天体を直接とらえることができる。また、重力波は減衰せずに遠くまで伝わる性質があるため、はるか遠くを探ることで宇宙誕生の謎に迫れると期待されており、宇宙の研究に飛躍的な進展をもたらす。

 重力波の検出は1990年代以降、日米欧が一番乗りを目指して激しく競ってきた。米国は装置の感度を従来の数倍に高める工事を行い、昨年9月に観測を再開したばかりだった。

 日本は東大宇宙線研究所が昨年11月、岐阜県飛騨市神岡町に大型観測装置「かぐら」を建設したが、米国と同水準の高感度で観測を始めるのは早くても約1年後の予定で、一歩出遅れた形となった。

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重力波「観測は極めて困難」…アインシュタイン

重力波は、一般相対性理論から導かれる様々な現象の中で、最後まで残った大物の「予言」だった。
  
 

 
 一般相対性理論は、重力で光が曲がる「重力レンズ」や、ブラックホールの存在など、私たちの宇宙に様々な不思議な現象があることを示した。当時は検証する手段がなかった現象が、観測技術の向上で後から次々と実証され、理論の正しさを不動にしていった。

 しかし、重力波はあまりに弱く、アインシュタイン自身も「観測は極めて困難」と考えていたという。存在を間接的に証明した米国の研究者テイラーとハルスが、1993年にノーベル物理学賞を受賞した後も、直接観測はできなかった。

 それを可能にしたのは、レーザー光線を巨大な直線の真空のパイプに走らせ、原子よりはるかに小さい差を測る観測装置だ。主力は米国にあるLIGOライゴとイタリアにあるVIRGOバーゴで、日本のかぐらも今春から試験観測が始まる。日米欧の国際協力による観測態勢が近い将来に整う見込みだ。
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