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 ブラックホール同士の合体が初めて観測されてから5年。宇宙のはるか遠くで生じる時空のゆらぎ「重力波」は今や、毎週のように観測されるようになった。姿を現し始めた宇宙の新しい謎に、日本の重力波望遠鏡が挑もうとしている。

東京にあるTAMA300 新しい技術を開発

 東京都調布市の味の素スタジアムでSMAPのコンサートやサッカーの試合がある日、1・5キロ先の三鷹市の国立天文台では重力波望遠鏡TAMA300が観客の振動でよく止まった。

 宇宙のかなたで生じるさざ波を観測しようという重力波望遠鏡は極めて繊細な感度を持つ。

 TAMA300は、多摩地域に設置された一辺が300メートルという意味の小さな重力波望遠鏡だが、今年4月、世界の重力波望遠鏡の感度を2倍にできる技術の開発に成功した。

 TAMA300は、1980年代に試作されたTENKO―10に続いて90年代に建設が始まり、2000年には世界最高の感度を達成した。しかし、後継機の開発が本格化した10年ほど前に観測を終了。いまは感度を上げる技術を開発するために使われていた。

 国立天文台重力波プロジェクト推進室を中心とした研究チームは、重力波望遠鏡の感度を上げようとわずかな差を見いだそうとすればするほど、どうしてもゼロにできなくなる誤差について、重力波を観測する周波数で効率的に減らせる特殊な機器を開発した。

 重力波望遠鏡の感度が2倍になれば、2倍遠くの銀河で生じた重力波も見つけられるようになる。観測できる立体的な範囲は8倍に、見つかる重力波の数も8倍になるとみられ、現在、1週間に1度ほどの頻度が毎日になる計算だ。

 新技術はまだ連続で1時間ほどしか効果を保てていないが、推進室の麻生洋一准教授は「連続した観測でも使えるよう、機器を調整したり、位置を精密に制御したりして安定したシステムにしていきたい」と話す。

重力波って何?

 重力波は、ブラックホールのような重い天体同士が合体して周りの時空がゆらぎ、さざ波のように広がっていく現象だ。アインシュタインが1916年に発表した一般相対性理論から予言され、2015年に米国の重力波望遠鏡LIGO(ライゴ)が初めて観測した。17年にはノーベル物理学賞にも選ばれた。

 重力波望遠鏡は、光を観測する一般的な望遠鏡とは異なり、時空のゆらぎという宇宙の音を聞く。L字形に配置した2本のパイプにレーザーを通し、端にある鏡で反射させる。重力波が来ると、L字の縦と横で時空のゆらぎ方が変わるため、レーザーの到着時刻にずれが生じ、ゆらぎが来たと分かる仕組みだ。

 ただ、そのゆらぎは太陽と地球…

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