LIGO
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LIGO レーザー干渉計重力波天文台 | |
---|---|
![]() LIGOのハンフォード制御室 | |
運用組織 | LIGO科学コラボレーション |
設置場所 |
ハンフォード・サイト, リヴィングストン ![]() ![]() |
座標 |
北緯46度27分18.52秒 西経119度24分27.56秒 / 北緯46.4551444度 西経119.4076556度(ハンフォード) 北緯30度33分46.42秒 西経90度46分27.27秒 / 北緯30.5628944度 西経90.7742417度(リビングストン) |
観測波長 |
43–10000 km (30–7000 Hz) |
建設 |
1994年 ![]() ![]() |
観測開始年 | 2002年8月23日 |
形式 | レーザーマイケルソン干渉計 |
ウェブサイト |
www |
2016年2月11日、LIGO科学コラボレーションおよびVirgoコラボレーションは、2015年9月14日9時51分 (UTC) に重力波を検出したと発表した。この重力波は地球から13億光年離れた2個のブラックホール(それぞれ太陽質量の36倍、29倍)同士の衝突合体により生じたものである[8][9][10]。
LIGOの本質
LIGO施設の本質は、マイケルソン干渉計の原理によって、10-21という極めて微少な相対ひずみを検出できるということにある。この10-21のひずみは、しばしば通俗的に「地球と太陽との距離(天文単位、1.5 ×1011 m)に対して、水素原子の直径(1.1 ×10-10 m)程度のひずみ」と表現される[11][12][13][14]。
計画
![](https://weblio.hs.llnwd.net/e7/redirect?dictCode=WKPJA&url=https%3A%2F%2Fupload.wikimedia.org%2Fwikipedia%2Fcommons%2Fthumb%2Fe%2Feb%2FLIGO_detector_sensitivity_curve.png%2F440px-LIGO_detector_sensitivity_curve.png)
LIGOの計画目標は宇宙由来の重力波の直接観測である。重力波はアルベルト・アインシュタインの一般相対性理論で最初に提唱されたもので、発表された1916年当時は検出のために必要な技術が存在しなかった。重力波の存在は1974年にパルサー連星系のPSR B1913+16がアインシュタインの提唱した重力放射によるエネルギー損失予測に合致して軌道減衰していることが観測されたことで間接的に確認された。この発見を賞して、ラッセル・ハルスとジョゼフ・テイラーにノーベル賞が与えられた[16]。
重力波の直接検出のための努力は長年にわたって継続されてきた。1974年の発見は電磁望遠鏡とニュートリノ観測所を補完する天文学の新分野を開いた。1960年代、ジョセフ・ウェーバーは共振型質量バー検出装置で直接重力波検出に向けた先駆的な研究を始めた。バー検出装置は世界の6箇所で使用され続けた。1970年代、ロバート・L・フォワードらの研究者は重力波測定へのレーザー干渉法の適用を実現させた。フォワードは1970年代初めにヒューズ航空研究所で干渉型検出器を運用した[17]。
実際1960年代やそれ以前にも、光と重力波の波共振について発表された論文が存在した[18]。1971年、高周波重力波の検出にこの共振を利用した方式の研究が発表された。1962年、M・E・ゲルツェンシュタインとV・I・プストヴォイトは超長波長重力波検出のための干渉計利用の原理を説明した最初の論文を発表した[19]。著者は干渉計の利用によって電子機械装置に比べ感度が107から1010倍に向上すると主張した。1965年、ブラジンスキーは重力波源とその検出の可能性について広く論じた。彼は1962年の論文で干渉に関する技術と計測の向上による重力波検出の可能性を指摘し言及した。
2002年8月、LIGOは宇宙重力波の探査観測を開始した。連星系の中性子星やブラックホールの衝突や合体、中性子星やブラックホールを形成する程度に重い星の超新星爆発、中性子星の降着、変形クラストと中性子星の回転、ビッグバンに形成された重力波の残滓などから重力波放出を測定することが期待されている。観測所は理論上、宇宙ひも振動や領域壁による重力波といったよりおおくのエキゾチック仮想パノラマを観測できる。1990年代以降、物理学者たちは、天体物理学の関心の的となっていた重力波の検出が可能な域まで技術水準が到達したと考えるようになった[20]。
2002年から2010年までのLIGOの運用では重力波を検出することはできなかった。このため施設を数年間停止して、検出感度をはるかに高めたAdvanced LIGO検出器に置き換えられた[21]。2015年2月、ルイジアナ州リビングストンとワシントン州ハンフォード・サイトの2箇所に設置された改良型検出器がエンジニアリングモードとなった[22]。2015年9月18日に検出感度を4倍に高めたAdvanced LIGOによる最初の正式な科学観測を始めた[23]。この検出感度は2021年頃に設計感度に到達するまで更に向上される予定である[24]。
注釈
参照
- ^ “LSC/Virgo Census”. myLIGO. 2015年11月28日閲覧。
- ^ a b c Castelvecchi, Davide (15 September 2015-09-15), Hunt for gravitational waves to resume after massive upgrade: LIGO experiment now has better chance of detecting ripples in space-time, ネイチャーニュース 2016年1月12日閲覧。
- ^ “Major research project to detect gravitational waves is underway”. バーミンガム大学ニュース. バーミンガム大学. 2015年11月28日閲覧。
- ^ Shoemaker, David (2012). “The evolution of Advanced LIGO”. LIGOマガジン (1): 8 .
- ^ Zhang, Sarah (2015年9月15日). “The Long Search for Elusive Ripples in Spacetime”. 2016年2月11日閲覧。
- ^ Larger physics projects in the United States, such as Fermilab, have traditionally been funded by the Department of Energy.
- ^ LIGO Fact Sheet at NSF
- ^ LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration, B. P. Abbott (2016-2-11). “Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger”. Physical Review Letter 116, 061102 (2016). doi:10.1103/PhysRevLett.116.061102 2016年2月11日閲覧。.
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- ^ “Gravitational waves detected 100 years after Einstein's prediction”. LIGO (2016年2月11日). 2016年2月11日閲覧。
- ^ 重力波とその観測 「重力波観測の試み」のタブ、東京大学、理学系研究科、安東研究室
- ^ 3分間研究室、Q49東京理科大学
- ^ 重力波天文学、宇宙の音を聴く8/38ページ、名古屋大学KMI 西澤篤志
- ^ "新しい天文学"の幕開け! 重力波の直接観測に成功、☆"ぴったり重なった"シグナル科学コミュニケーターブログ、日本科学未来館、2016年02月13日
- ^ “Gravitational Wave Detectors and Sources” (2013年7月29日). 2014年4月20日閲覧。
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- ^ California Institute of Technology announces death of Robert L Forward September 22, 2002
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- ^ “LIGO Hanford's H1 Achieves Two-Hour Full Lock” (2015年2月). 2016年2月11日閲覧。
- ^ Amos, Jonathan (2015年9月19日). “Advanced Ligo: Labs 'open their ears' to the cosmos”. BBCニュース 2015年9月19日閲覧。
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- ^ “Cabinet has granted ‘in-principle’ approval to the LIGO-India mega science proposal for research on gravitational waves.”. twitter.com. 2016年2月17日閲覧。
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