【コラム】

どこでもサイエンス

70 「重力波」つかまえました

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2016年2月12日の新聞全国紙の朝刊トップは「重力波が検出された」にあいなりました。政治、経済、芸能そのほかで耳目を集めるニュースが飛び交うなかで、トップニュースってわけでございますな。ワタクシこと不肖しののめも、それにのっかちゃおうという話でございますー。ちなみに、英語で重力波は、グラビテーショナル・ウェイブ(Gravitational Waves)です。なんかかっこいいですな。

「アメリカで重力波がつかまった」というのが話題でございます。どこぞのスポーツ新聞の、「ネッシーつかまる」とか、「雪男つかまる」とか、そういう感じの扱いですが、ちっと違うらしいのであります。いわく「ガリレオが天体望遠鏡を使って以来の革新」「アインシュタインの宿題が提出された」とか、これくらいエライ人だしとけば、科学にうとい人でも知っとるやろ、みたいな言い方をマジメなみなさんがしているのです。

そればかりか、ライバルの研究者が、くやしがるどころか、手放しで喜び、祝福しているんですな。2015年のノーベル物理学賞を受賞された東京大学の梶田隆章さんは、日本で重力波を検出するチームのリーダーです。で、ノーベル賞の話より、こっちの話を記者会見で言っていたくらいなんですな。その梶田さんが、「研究者が待ち望んでいた歴史的快挙で、アメリカの研究チームを心から祝福したい」なーんて言っているのですな。これは「ワールドカップでアメリカが優勝したのを、日本の監督が喜ぶ」ようにも見えちゃうわけでございます。

今回は、2015年9月14日9時50分45秒(世界時、日本では18時50分45秒)に重力波が検知されました。信号をキャッチしたのは、aLIGO(アドバンスト・ライゴ)というアメリカの装置で、ワシントン州とルイジアナ州にある装置が同時に観測したんですな。

重力波は、ブラックホールが合体したときに出たものだそうで、ブラックホールの合体が観測されたのも史上初です。で、13億光年彼方にある、太陽の36倍と29倍の重さがあるブラックホールが合体して、太陽の62個分のブラックホールになり、太陽3個分の重さが消滅しました。そのさいのエネルギーが重力波として、13億年かけて、地球にやってきたんですな。

重力波は、ブラックホールが合体したときに出たもの。ブラックホールの合体が観測されたのも史上初

ところで、こういうニュースを見ると、ネッシーじゃないですが、重力波ってそんな珍しいものなんかいな、と思いますな。ところが、まったく珍しくないんですよー。

たとえば、いま、この記事を書くために、パソコンのキーボードをタイプしているのですが、これによっても重力波が発生しています。キーボードや手や指が動くことで、空間のゆがみが移動し、それが広がっていくのが重力波なんですな。まして、歩き回ったり、地球が太陽のまわりをまわったりすると、さらに大きな重力波が発生します。

これは、ちょうど100年前! 1915年~16年にかけてアインシュタインが発表した一般相対性理論のなかでいったことです。重力というのは、物体同士の間に働く力、ではなく、物体によって空間がゆがむことによって、見かけ上見える現象なんだってことをいっています。で、空間がゆがむので、物体が動いてゆがみかたが変わると、それが波になって伝わる。それが重力波なんでございます。ちなみに、一般相対性理論の方程式をひねくると、ブラックホールの存在が予言できるんですが(これはカール・シュワルツシルトさんが考えた)、これも1916年に発表されていて、今年はブラックホール100周年といってもよいのです。なんという偶然な。

では、そんなそれこそ「どこでもサイエンス」な現象が、なんでわからなかったか? というと、重力というのがあまりにも、あまりにも、小さな現象だからなんです。そういうと、あたしの体重が小さい話なんかい、という感じになりますが、そうなんですな。重力と同じで、身の回りにある力に、電磁気力てのがあります。サランラップがついたり、スマホで通信できたり、いやいや、身体がバラバラにならないのも、筋肉つかって身体を動かせるのも、電磁気力のおかげでございます。で、この力はやすやすと重力に勝ってしまうんですな。寝ぐせも重力に電磁気力が勝っている現象です。

ということで、重力波はそこらじゅうで発生しているのですが、あまりにもその存在が弱すぎて、とらえられなかったわけなんでございます。

では、今回どうやってとらえたかというと、とーっても長い棒を用意して、重力波の到達によって、棒がのび縮みするのを調べるという原理でやっています。棒は長ければ長いほど、ちょっとの変化がとらえられていいんですが、そんな長い棒は用意できないので、あわせ鏡とレーザーを使い、鏡と鏡の距離が変動するのをとらえるという方法を使いました。あわせ鏡の間の距離は4kmで、直角に交差させた2セットを用意します。ネイチャーのニュース記事の図がわかりやすいですな。また、グーグルマップでも野原の真ん中に、L字型のなにかが見えているので、それとわかります。


で、2015年9月14日に、この合わせ鏡の距離が、最大で陽子の1000分の1以下ほどフルフルっとふるえたんですな。ワシントン州とルイジアナ州に観測装置が2つあるのですが、同時に同じふるえ方をとらえ、それが予想されていたブラックホールの合体の波形と一致したのでございます。しかし、ようとらえたよねえ。そばで人間が尻餅ついただけで、そんなん狂いそうでございますが、そういう装置なんですね。これ応用したら、大地震でも絶対ゆれないタワーマンションとか作れそうですな(違)。

というわけで、アインシュタインが予言してから100年たって、ようやっと見つかった重力波なんですが、なんでライバルの日本も喜んだかというと、これで重力波研究の見通しがたったからなんですな。これから観測を開始するKAGRAという日本の観測装置も、ヨーロッパのaVIRGOも役に立つと、それどころかこれらを組み合わせることで「どこから」重力波がやってくるのか、方向もわかるようになる。で、わかればそこに望遠鏡をむけて、どんな天体かを調べることができるってわけでございます。音をきいて、ふりむいて、姿を見て確認できるってな感じでございましょうね。

そもそも、ブラックホールが合体するなんてことが「ある」ことが今回はじめてわかったわけです。というか、2つのブラックホールが近接して存在することがあるってことがわかったわけなんですな。じゃーどうやって、そんなもんできたんやろ? とか、実は予想よりもかなり重いブラックホールだってことがわかったので、それはまたどうやって、できうるんやろ? とか宇宙の "?" が増えたってわけでございます。

ところで、今回の発見ですが、9月に観測を開始して、9月にいきなり発見できたのでございます。当初は、中性子星がまわりあうのを見つけるって話だったのですが、重力波検出というそれだけでノーベル賞な現象にくわえ、もうひとつブラックホールの合体というこれまたノーベル賞クラスの現象を同時にみつけちゃったんですな。で、それ以降の非常にたっくさんのデータはまだ解析できてない宝の山状態なんですね。世界の科学者が熱狂するのもむりからぬことなんですね。

そして同等以上の装置KAGRAがある日本でもやるぞ、できるぞってな感じになったわけです。まあ、だれもわけいったことのない大陸が「ある」ことがわかり、これから探検の時代ってわけなんですな。そこに、どんな宝があるか、まったくわからないっていうことでございます。

さて、科学オタクな感じでついつい書いてしまいましたが、ちょっとクールに見てみましょうか。日本や欧米の新聞では、経済や政治やあれこれの芸能ニュースを押しのけて、この発見が一面トップになりました。世界には問題山積、身の回りにもいろいろなことがある。しかし13億光年かなたからきた、しかも、どっちからきたかよくわかんない非常に微弱な信号、直接は何の役にもたたない、この重力波の信号がトップニュースになるのでございます。この重力波は9月14日に、我々の身体もつきぬけていったわけなんですが、まるで感じることはありませんでした。

これは、なんというか、なかなか素敵なことだと思いますね。そう、はたからみると、SFの世界のニュースを見ているような感じですが、それがたったいま、ぼくらがすんでいる世の中で起きていることなんですな。

著者プロフィール

東明六郎(しののめろくろう)
科学系キュレーター。
あっちの話題と、こっちの情報をくっつけて、おもしろくする業界の人。天文、宇宙系を主なフィールドとする。天文ニュースがあると、突然忙しくなり、生き生きする。年齢不詳で、アイドルのコンサートにも行くミーハーだが、まさかのあんな科学者とも知り合い。安く買える新書を愛し、一度本や資料を読むと、どこに何が書いてあったか覚えるのが特技。だが、細かい内容はその場で忘れる。

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インデックス

連載目次
第89回 いにしえの中国やインドの宇宙
第88回 「火星の呪い」が発動
第87回 来年のノーベル賞予想ごっこ
第86回 天文学研究のため、レンジは使わないでください
第85回 カフェでリア充、科学者ハレー
第84回 お月見の日は、どう決まる?
第83回 たまご、熱すると固まるナゾ
第82回 8月12日のペルセウス座流星群と黒い彗星
第81回 絶滅のサイエンスとリョコウバトとウナギ
第80回 ジュノー探査機、木星到着
第79回 「ニホニウム」で知ったかぶりをするための知識5連発
第78回 2016年の「宇宙どうでしょう?」 (下半期)
第77回 増やせばワカルDNA - 「PCR」のお話
第76回 宇宙人を探すなんて、できるの?
第75回 海がない国 スイスで生まれた深海潜水艇
第74回 とりあえず春は、北斗七星。
第73回 くらべてワカル!? 宇宙の世界
第72回 さくらが春に咲くのは、寒さを越えるプログラムがあるから
第71回 ひさしぶりの日食のお知らせ - 日本は2016年3月9日午前11時前後
第70回 「重力波」つかまえました
第69回 春のこよみのサイエンス
第68回 火星をざっくり知っておきましょー
第67回 冬はハワイが近い!? - ジェットストリーム
第66回 2016年の「宇宙、どうでしょう?」(上半期)
第65回 年間最多の流れ星が見える! 12月14日夜はふたご座流星群
第64回 毒についてチョット調べてみました
第63回 凧とかみなり、フランクリン
第62回 はやぶさ2も見られるの?? 人工衛星を見るはなし
第61回 ノーベル賞をゲットしたニュートリノ探知装置
第60回 科学者が、虹遊びをすると…
第59回 日本人は、元素の名づけ親になれるか!?
第58回 数字のケントーをつける話=フェルミ問題
第57回 「星の名決定」総選挙に参加できるぞ!
第56回 夏休み、おてがるサイエンス
第55回 冥王星に接近しました
第54回 硬い冷たいダイヤだよ
第53回 2015年の「宇宙、どうでしょう?」(下半期)
第52回 潜水艦を発明した愛すべきおっさん
第51回 冥王星まめちしき10連発(ビフォー編)
第50回 ジュラ紀とかエディアカラとか、実はローカルな地名ばかりの地球の歴史年代
第49回 夜空の神2共演 - 金星と木星が接近するぞ!
第48回 キャンディをかむと光るのは本当か?
第47回 2015年4月4日夜9時。むこう3年ない皆既月食をみのがすな!!
第46回 浦島太郎とか双子とかとカーナビなサイエンス
第45回 100万年かけて、あったかいーの
第44回 電話より先に発明されたファックス
第43回 世界の「宇宙窓」から
第42回 圧力鍋は、できそこないのエンジン!?
第41回 2015年の「宇宙、どうでしょう?」(上半期)
第40回 12月13~14日は、年に一番流れ星が多い時期
第39回 はやぶさ2、打ち上げそして旅の友
第38回 これだけ知っとこ、小惑星探査機「はやぶさ2」
第37回 誘導ミサイルとポップコーン
第36回 地球上の生物は推定870万種。実はその9割が発見されていない
第35回 祝・日本のお家芸・青色LEDがノーベル賞
第34回 2014年10月8日夜8時。ゼッコーの皆既月食をみのがすな!
第33回 シロウトにチャンス到来・惑星の名前をつけられるぞ!
第32回 スゴイぜ! 彗星探査機「ロゼッタ」
第31回 天才&変人キャベンディッシュ
第30回 渡り鳥が作るV字型編隊の謎
第29回 やってはいけない!サイエンス
第28回 フロッピーの栄枯盛衰
第27回 2014年の宇宙、どうでしょう? - 下半期編その2
第26回 2014年の宇宙、どうでしょう? - 下半期編その1
第25回 100円で作れるちょっぴりキケンな科学オモチャ「アストロ・ブラスター」
第24回 5月24日土曜夕方に本当にでるのか!? - 「きりん座流星群」
第23回 いま、サイエンスで一番アツイ? - タンパク質ギョーカイをのぞく
第22回 英国科学雑誌のQ&Aコーナー - そんなに熱くなるなんて…
第21回 2年2カ月に1度のチャンス! - 火星ただいま接近中
第20回 科学なパーソナリティ列伝
第19回 今年が寒いのは太陽のせい? - 実は暗い太陽の未来
第18回 日本に降る雨は「だいたい雪」、だそうです
第17回 どこでもサイエンス-チョコレートは惚れ薬?
第16回 江戸時代からある「クローン」
第15回 2014年の宇宙、どうでしょう? - 上半期編
第14回 謎実験 - ニュートンビーズ
第13回 12月14日はふたご座流星群の日! - サクッとわかる観察ポイント
第12回 新月が出たぞという意味の「カレンダエ」からはじまった「カレンダー」
第11回 気持ちよく歌えるエコーのおはなし
第10回 ノーベル賞を楽しむネタ知識あれこれ(後編)
第9回 ノーベル賞を楽しむネタ知識あれこれ(前編)
第8回 ただいま接近中 ‐ アイソン彗星
第7回 信号ひとつは70ワット - 交通信号機にまつわる科学のはなし
第6回 いますぐ使える「月」の知識11連発(後編)
第5回 いますぐ使える「月」の知識11連発(前編)
第4回 飲める「リトマス試験紙」
第3回 カンタン工作 - 百均虫めがねで「カメラ箱」を作ろう
第2回 8月12日と13日の夜はペルセウス座流星群を観察しよう
第1回 教科書を覗いてみよう - 小学校3年生の理科より「明かりをつけよう」

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