2015.12.13 ： 重力波を初観測
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。