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2016年7月2日土曜日

宇宙ファン必見?重力波計測成功の話【6/29NHK】

NHKに6月29日に放映された、
「クローズアップ現代」という番組で
「アインシュタインの『最後の宿題』が解けた!」という
番組内容でした。
MCが久保田祐佳アナウンサー、
解説に、東京大学カプリ数物連携研究機構
機構長の村山斉さんでした。

13億光年から届いた音波らしい波形で、
宇宙の重力波の観測成功;
宇宙の究極の謎に迫れるのではないか
という番組をやっていました。

ブラックホールから重力波が地球に届いたことが発見、観測に成功。
それによって宇宙の謎に迫れるのではないか?という期待が
科学者の間で広まっています。
これによって、宇宙が生まれた謎が解かれるのかもしれません。

科学的なことや公式その他は「さっぱりわからん」な私ですが、
宇宙の神秘に惹かれてみたかったので、メモしてみました。


・重力波とは何か?
・アインシュタインが「重力波」を予言
・LIGOをしってますか?
・重力波の検知方法

といった内容でお送りします。

過去記事)

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・重力波とは何か?

そもそも「重力波」とは何か?

地球から13億光年遠いところで、
二つの巨大なブラックホールが存在して、
隣同士に連なってぐるぐると回っているというのです。

そのとてつもなく大きな二つのブラックホールが、
お互いに引き合い、最後には合体します。
その時、合体した余波の歪みが宇宙中に広がります。
それが「重力波」だというのです。

そして、その「波」が地球に届き、観測されたというわけです。

「空間の歪み」と「物質の重さエネルギー」は
公式があるらしいのですが、このページではパスします。
(そもそも、知識不足のため解説できません)


・アインシュタインが「重力波」を予言

アインシュタインの「重力波」という説を御存知でしょうか?

アインシュタインは100年は前に、
この重力波を予測しています。

重い物(この場合は惑星)が動くことで、その動きが
周りの「空間」に影響を及ぼします。
その空間の動きが、波となって空間に影響するという
学説なのです。

重力波がくると地球そのものも歪みますが、
その「動き」は原子よりも小さいものであり、
そのため、観測は難しいだろうと、論文で明記しています。

ですが、最近の科学力・技術力ではその「きわめて小さい動き」が
観測できるかもしれないのです。

・LIGOを知ってますか?

LIGO(ライゴ)という観測施設がアメリカにあります。
1994年に創設が開始され、あらゆる観測装置が置かれています。

研究チームトップ(責任者)のディビット・ライツィ教授は
「私はうまくいかないとはまったく考えていませんでした」
と語ります。

観測法として:
建物の縦・横4kmの真空管をつくり、レーザー光を飛ばしますてます。
光は途中で二つに分かれ、両端にある鏡で跳ね返されます。
何もなければ同時にスタート地点に戻ってきます。
影響があれば、到着にわずかな差がある筈です。
そのレーザーの動きによって重力波をとらえようという試みです。

問題は、
1000KM離れたところの振動でさえ、影響を受けてしまうと
デリケートな研究で、その影響をどうするかが研究の課題でした。
が、研究チームは10年かけて、
4段階の振り子を使用する方法へと改良しました。

それでも除けない原因不明のノイズについては
研究員の河邊慶太さんなどが中心となって
施設の周囲に計測機器を設置し、ノイズの原因を突き止めました。

そして、ノイズをひとつずつつきとめて、
観測したデータからノイズの波形を除去していきました。

こうして、1000人以上の科学者と長年の研究の末に、
重力波の検出に成功しました。

・重力波の検知方法→波型データでわかるのか?

ブラックホールからの「重力波」は機械で
「波」を検知するという方法がありました。

「音の波形だけでほんとうに「コレ」だと言い切れるのか?
という疑問がわくと思います。

「波」の大きさで、距離や音の大きさがわかります。
近い→大、遠い→小というのがまずわかります。
また、速さなどもわかります
他にも、波形をみるだけで「コレは三角形だからバイオリンの音」
「これは四角形だからクラリネットの音」というのがわかるのだそうです。

「それでどうして『ブラックホールの波形』がわかるのか?」
という疑問ですが、
今回は、2つの事なる観測点からデータをとっていて、
それぞれのノイズを取り除いた結果、
「2つのデータで共通する波型が検出されている」
ということです。
「これが重力波である可能性が高い」と、
結論づけられたいるそうです。

・今も宇宙誕生時の「重力波」が存在している?

宇宙に「観測施設」を打ち上げて、さらなる重力波を
検知しようという計画も立てられているそうです。
2030年代の実行を目指しているそうです。


最後に)

番組最後で「人食い熊のニュース」がいきなり現れた時は
ちょっとびっくりしましたが、
番組内容として、(私のような)あまり詳しくない人向けにも
わかりやすい、軽い感じの番組内容になっていました。

個人的な印象としては、
モーガン・フリーマンがMCをやっている番組に比べて
画面も明るい感じ(!?)で、わかりやすかったようです。
どちらもCG多用でわかりやすかったです。
(あちらもあちらで見応えがあって、個人的には好きですよ。
時折「イメージ映像」が暗かったり病んでる感じなのがともかく…)

最後にLIGOの内部も簡単にビデオで紹介されていました。
さまざまなパイプや研究機器の、武骨ながらも機能美な世界と、
スッキリ感(何も無いといいますか)な空間、
作業員のひとたちが防護服に身を包んで作業するというのが
見ていて圧巻だったように思えます。

過去記事)

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