【テクノロジー解説】重力波ってなに?時空そのもののゆれ。13億年前のブラックホールの衝突を、原子核の数千分の1の変化をはかるレーザー装置でとらえた。アインシュタインの予言から100年、2017年ノーベル物理学賞

プレ男「重力波を初めて観測!」ってニュース、むかし見た気がする。重力が波になるって、どういうこと?

メル美ブラックホールがぶつかった、って話だったよね。

こんにちは、Dr. Taro です。 「テクノロジー解説」、今回は重力波と、それをとらえたレーザーの装置です。2017年ノーベル物理学賞の公式発表をもとにまとめました。

重力波とは

ノーベル賞の発表によると、

• 重力波は、アインシュタインが一般相対性理論で予言した、光の速さで宇宙に広がる波です
• 重力波は、質量が加速するときにいつも生まれます。たとえば、フィギュアスケーターがスピンするときや、2つのブラックホールがおたがいのまわりを回るときです
• 重力波は、時空そのもののゆれを直接伝えるもので、これまでの光(電磁波)や宇宙線、ニュートリノなどとはまったくちがう宇宙の見方です
• アインシュタイン自身は、重力波をはかることは決してできないと考えていました

プレ男スケーターのスピンでも重力波が出てるの!?ものすごく小さいんだろうけど…。

2015年9月14日:初めての観測

• 2015年9月14日、宇宙からの重力波が初めてとらえられました。アインシュタインの予言から100年です
• 重力波は、2つのブラックホールの衝突で生まれ、地球にある米国の LIGO(ライゴ)の検出器に届くまで13億年かかりました
• 地球に届いたときの信号は、とても弱いものでした

原子核の数千分の1をはかるレーザー装置

• LIGO は「レーザー干渉計重力波天文台」の略で、20か国以上の1,000人をこえる研究者による共同プロジェクトです
• 重力波が地球を通りすぎるときの、原子核より数千倍も小さい変化を、2台の巨大なレーザー干渉計ではかりとりました
• 1970年代の半ば、レイナー・ワイス博士は、測定をじゃまする雑音の原因を分析し、雑音にうち勝つレーザーを使った干渉計を設計していました
• キップ・ソーン博士は、ワイス博士とともに、重力波はとらえられると早くから確信していました。バリー・バリッシュ博士は、プロジェクトを完成に導きました
• 40年の努力が、重力波の観測という形で実を結びました

重力波は、時空そのもののゆれです。2015年、13億年前のブラックホールの衝突で生まれた重力波を、原子核より数千倍も小さい変化をはかるレーザー装置で、初めてとらえました。

宇宙を見る「新しい窓」

• ノーベル賞の発表では、重力波は宇宙でもっとも激しいできごとを観測し、私たちの知識の限界をためすまったく新しい方法で、天体物理学に革命をもたらしつつある、としています
• 重力波をとらえて、そのメッセージを読みとった人には、たくさんの発見が待っている、とも述べています

つながる技術

• 宇宙の衛星の電波で位置をはかる技術:GPSとみちびき
• レーザーの光でデータを運ぶ技術:光ファイバーってなに?
• 物理学から生まれた AI の土台:ニューラルネットワークってなに?

プレ男アインシュタインが「無理」と思ったことを、100年後にレーザーでやってのけたんだね。

メル美20か国以上の1,000人の協力っていうのも、すてき。

体をすりぬける素粒子で宇宙を見る研究は、【テクノロジー解説】ニュートリノってなに?へ。

天の川銀河の中心にある超巨大ブラックホールは、天の川銀河の中心には何がある?へ。

まとめ

• 重力波は、アインシュタインが予言した時空そのもののゆれ。光の速さで広がる
• 2015年9月14日、2つのブラックホールの衝突による重力波を初めて観測。届くまで13億年
• 米国の LIGO が、巨大なレーザー干渉計で、原子核より数千倍も小さい変化をはかった
• 20か国以上・1,000人以上の共同研究、40年の努力
• 2017年ノーベル物理学賞(ワイス博士、バリッシュ博士、ソーン博士)

参考文献

1. The Royal Swedish Academy of Sciences. Press release: The Nobel Prize in Physics 2017. NobelPrize.org. https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2017/press-release/ (閲覧日:2026年10月5日)

この記事は一般的な情報提供を目的としたもので、個別の診断・治療に代わるものではありません。 気になる症状や不安がある場合は、医療機関にご相談ください。