重力波とは何ですか？
重力波とは、重力場の変化が伝播することです。
分極重力波
一般相対性理論だけでなく、他のほとんどの最新のものは、重力波がさまざまな加速度を持つ巨大な天体の動きから現れることを示しています。重力波は空間を光の速さで自由に伝播します。サイズが非常に小さいため、登録するのが困難です。
重力波が初めて発見された2015 年 9 月、LIGO 天文台の 2 つのツイン検出器が、2 つのブラック ホールの合体と、もう 1 つの巨大な回転ブラック ホールの形成に起因すると考えられる重力波を検出しました。
二重星の構成要素が回転するとき共通の質量中心の周りのエネルギーは（想定されているように、重力波の放射により）エネルギーを失い、最終的には結合します。しかし、通常の非コンパクトな二重星の場合、このプロセスには非常に長い時間がかかり、現在の宇宙年齢よりもはるかに長い時間がかかります。
ダブルコンパクトシステムが中性子星のペア、ブラックホール、または両方の組み合わせの場合、合併は数百万年で発生する可能性があります。まず、オブジェクトが互いに近づき、軌道周期が短くなります。そして、最終段階で衝突と非対称重力崩壊が起こります。このプロセスはほんの一瞬続き、この間にエネルギーが重力放射に放出されます。重力放射は、いくつかの推定によれば、システムの質量の50％以上です。
重力波はどのように見つけられますか？
重力波はその強度が弱いため、検出することは非常に困難です。それらを登録するための装置が重力波検出器です。検出の試みは 1960 年代後半から行われてきました。
検出可能な振幅の重力波ダブルパルサーの崩壊時に誕生します。同様の現象は、私たちの銀河の近くでもおよそ 10 年に 1 回発生します。 重力望遠鏡やアンテナにとって最も強力かつ最も頻繁に発生する重力波の発生源は、近くの銀河の連星系の崩壊に伴う大惨事です。近い将来、改良された重力検出器で同様の現象が年に数回記録され、地球付近の測定基準が 10−21 ～ 10−23 歪むことが予想されます。
共通の質量中心の周りを円形軌道で移動する2つの物体
重力波を検出する新しい方法
2017年に、以下の実験を行った科学者Laser Interferometric Gravitational Wave Observatory（LIGO）は、地球から約13億光年離れた2つのブラックホールの合併によって生成された重力波を初めて直接検出したことで、ノーベル物理学賞を受賞しました。この衝突によって生成された波は、宇宙の重力波の背景を侵害し、地球に到達しました。
そのような一度限りの強い妨害に加えて、天体物理学者がすでに修正することを学んだ、いわゆる重力波の背景があります-理論によれば、それは常に地球を洗っている重力放射の一定の流れです。
背景を検出する別の機会宇宙を埋める重力波の高精度なタイミングは、遠いパルサーの高精度なタイミングです-地球とパルサーの間の空間を通過する重力波の作用の下で特徴的な方法で変化するパルスの到着時間の分析です。
2013 年の時点で、タイミング精度は次のように推定されています。私たちの宇宙の多くの発生源からの背景波を検出できるようにするには、約 1 桁上げる必要がありますが、この課題は 10 年代の終わりまでに解決できるでしょう。しかし、重力波の通過により、これらのフレアが記録される時刻は数ナノ秒単位でわずかに変化するはずです。したがって、遠く離れたパルサーのタイミングを正確に追跡することにより、理論的には銀河の重力波背景を検出することが可能です。これは、NANOGrav プロジェクトの暫定結果によって確認されています。
科学者はどのような新しい重力波を発見しましたか？
科学者らは、宇宙を通過し、時空の構造を歪ませる継続的な重力放射線の兆候を検出することができたと述べた。
データセット内に強いシグナルが見つかりました。これらが背景重力波であるとはまだ言えませんが、目標は近づいています。
ジョセフ・サイモン、天体物理学者、論文の筆頭著者
著者によると、他の天文台はありません数秒間続く1回限りのイベントの検索に重点を置いているため、背景の重力波を検出できます。実験の一環として、科学者は数年にわたって45のパルサーを追跡しており、その頻度にわずかな変化の兆候がすでに見られます。パルサーは、常に同じ場所にある銀河の灯台と比較することができます。
私たちは何年も何十年も続く波を探しています。この理論によれば、銀河の合体やその他の宇宙論的な出来事は、巨大な重力波の絶え間ないバーストを引き起こすという。そのような波が地球を通過するのに数年、あるいはそれ以上かかります。このため、他の既存の実験ではそれらを直接検出できません。
ジョセフ・サイモン、天体物理学者、論文の筆頭著者
通過する重力波が変化するパルサーから発せられる安定した光のパターンで、これらの光線が空間を移動する相対距離を増減します。言い換えれば、科学者は、パルサー放射が地球に到着する時間の相関する変化を追跡することによって、重力波の背景を理論的に検出することができます。
これらの重力波は何をしているのですか？
通過する重力波の変化パルサーから発せられる光の安定したパターン。これらの光線が空間を通過する相対距離を増加または圧縮します。言い換えれば、科学者は理論的には、地球上でのパルサー放射の到達時間の相関変化を追跡することで、重力波の背景を検出できる可能性がある。しかし、これだけでは最終的な結論には不十分です。したがって、天文学者らは、多数のパルサーのそのような偏差を記録できるようにする機器のネットワークであるIPTAを創設する計画を発表した。
重力波背景の検出は、大きな前進ですが、まだ第一歩にすぎません。次の段階は、それらの情報源の発見であり、その後、彼らが宇宙について私たちに教えてくれるすべての新しいことを発見することになります。
ジョセフ・サイモン、天体物理学者、論文の筆頭著者
続きを読む
研究：人間は超インテリジェントAIマシンを制御できなくなります
中絶と科学：出産する子供たちに何が起こるか
ハッブルの最も美しい写真をチェックしてください。望遠鏡は30年で何を見てきましたか？