重力波望遠鏡LIGOとVirgo、中性子星の衝突を発見

2019年5月12日 20:23

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LIGOでの研究の様子。(c) Caltech/MIT/LIGO Lab/C. Gray

LIGOでの研究の様子。(c) Caltech/MIT/LIGO Lab/C. Gray[写真拡大]

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 アメリカのレーザー干渉計重力波天文台(LIGO)とヨーロッパの重力波検出器(Virgo)は、2つの中性子星の衝突に起因すると推定される重力波を検出した。

【こちらも】中性子星同士の衝突が史上初めて観測される

■重力波とは

 重力波は、重力による空間のゆがみが波として伝わっていく現象である。アインシュタインの一般相対性理論によって重力波が存在することが予言されている。

 一般相対性理論によると、重力とは空間が曲がっていることによる見かけの力である。質量、つまり重さのある物体の周りでは空間がゆがむ。さらに言えば時間もゆっくりになるので、「時空」のゆがみが発生する。

 空間が曲がるというのは、どういうことだろうか?

 空間の曲がりは光の経路を調べることによって確かめられた。太陽の近くを通る光は重力によって曲げられるのである。もし重力が、空間のゆがみではなく質量の間にはたらく力だとしたら、質量ゼロの光には影響がないはずだ。

 光の経路が曲がることを説明するには、空間そのものがゆがんでいると考えるしかない。空間とは抽象的な概念ではなくて、伸び縮みしたり曲がったりする実体なのだ。

 そして空間は、波打つこともある。空間の曲がり方が急激に変化するとその変化が波として周りの空間に伝わっていく。空間のゆがみ(=重力)の波、これが重力波である。

■重力波の源

 実際に重力波が発生する現象としてはどのようなものが考えられるだろうか?

 例えば、ブラックホールや中性子星が連星を構成している場合は、条件が整えば強い重力波発生源となる。光や音でもそうだが、波の放射には元となるエネルギーが必要だ。

 連星系の場合は、2つの天体の距離が近くなるため位置エネルギーが減少する。減った分のエネルギーが重力波の放射に使われる。重力波を放出しながら連星は近づき、ついには衝突・合体する。このときに重力波の大放出が起きるはずである。

 高密度星の合体の他にも、超新星爆発、宇宙誕生時の重力波などいくつかの重力波発生源が想定されている。

■今回の観測について

 今回の検出された、2つの中性子星の衝突は、地球から5億光年離れたところで発生したと推定されている。LIGOの2つの施設のうち1つと、Virgoが重力波の信号を受信した。

 中性子星の衝突の場合、重力波だけではなく光も放出されるが、現時点では合併に伴う光は発見されていない。今後の詳しい検証におって重力波の発生源が明らかになるであろう。(記事:創造情報研究所・記事一覧を見る

関連キーワード超新星重力波

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