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KOTOの理科的つぶやき

理科に関する疑問などを、自分なりに調べてつらつら書いていくブログ。

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重力波とは一体ナニモノなんだ?!〜簡単に解説してみたよ〜

はじめに

時空のさざ波」とも言われる重力波
これはかの有名な天才魔法使い、アインシュタインが100年前にその存在を予言するも、一生かかっても見つけることの出来なかった禁断の波動である…

しかし彼の意思を受け継いだ、現代を生きる天才集団「LIGO」の手によってついに発見されたのだ…!!
人類の希望の為に、今、世界は動き出そうとしている!!!!

・・・・・・・・・・・・・・・・・・

さて今回は、世界中で話題の厨二ワード「重力波」についてめっちゃ簡単に解説していきます。
ざっくり簡単な説明なので、もっと知りたい!って人は他のサイトとかで調べてみてくださいね笑



重力波って何?

重力波ってのは、実は読んで字の如く「重力による波」です。
…とは言っても、全然ピンと来ませんね。それでは順を追ってみてみましょう。

そもそも波ってなんだ?!

波って言われて思い浮かべるものは何でしょう?
水面がゆらゆらしたり、空気を伝わる音だったりと身の回りには色々な波があると思います。

水面の波を例に考えてみましょう。
今、広めの風呂で子供がグルグル回って遊んでいるとします。
すると当然子供を中心に、水が揺れて進んでいきます。離れているお父さんのところにも波が伝わっていきます。

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重力でも同じ!

実はこれと同じことが重力でも起こっているのです。
私達の体や、身の回りのものはなんでも質量があって、そこに重力が生じます。
今回は中でもめっちゃ重力の強い、ブラックホールで考えます。

2つのブラックホールが、お互いを引き寄せあいながらびゅんびゅんグルグル回っているとしましょう。ちょうど子供が遊んでいるような状況です。
するとブラックホールが暴れているので何かを揺らすのですが、当然今度は水面はありません。

ここで揺らすのは、なんと「時空そのもの」なのです。

時空というのは、時間と空間を合わせて考えたもののことです。普段意識することは中々ありませんが、時間と空間は同じようなものとして考えるのです。(この話をもっと詳しく知りたければ、他のサイトにGO!です)
ただ、時空を揺らすというと少し語弊があります。より正確に表現すると「時空を伸び縮みさせながら進んでいく」のです。

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そうです。これこそが重力波なのです。

冒頭にあった通り、重力波が「時空のさざ波」と言われる理由はここにあるのです。

この重力波の存在は、超スーパーウルトラ大天才物理学者の「アインシュタイン」が予想しました。
彼が100年前に発表した、「一般相対性理論」という超有名な論文の中にその存在が示唆されていたのです。
ただこの重力波、波がとっても小さく観測するのがめちゃめちゃ難しいのです。

…そしてアインシュタインの予想から100年の時が流れ、ついにアメリカの国際研究チーム「LIGO」によって重力波が直接観測されたのです…!!

ちなみに今回の発表で観測したのは、2つのブラックホールがグルグル回って1つのブラックホールになる時に出る重力波です。なんと、これは13億年前に出た波を観測したのです。

前回の記事で書いた、ベテルギウスは400年前に出た光なんだぞ!すごいね!っていう話よりもさらに桁違いにでっかいスケールで、なんだか頭がついていけません…

…と色々書いてきましたが、ここまでがざっくりとした説明です。
なんとなーく流れは見えてきましたか?


どうやって観測したの?

水面の波なら見るのなんて簡単ですが、重力波の場合はそうはいきません。
一体どんな方法で検出したのでしょうか…??

重力波の、空間ごと伸ばしたり縮めてしまう性質を生かして、こんな装置を用意して観測します。 L字型の道の先っぽに鏡を付けて、交差してる所から同時に光を出して、反射して戻ってきた時間を比べます。

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普通ならもちろん同時に戻って来ますね。

しかし空間が曲がって上下方向に押しつぶされていたら、どうなるでしょう。

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上下方向の光は左右方向の光よりも、距離が短くなった分早く戻って来ますね。
これで空間が伸縮していることがわかり、重力波があるぞ!とわかるわけです。

まあざっくり原理はこんな感じです。
しかしこの装置考えた人、めちゃ賢いですね…


重力波ってどれくらい影響あるの?

でもこのブラックホール重力波によって、どのくらい空間が伸びたり縮んだりするのでしょうか。
よく例えで言われるのはこうです。
「横が太陽と地球の距離だとすると、縦はそれに原子1個分が伸び縮みする程度」

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きっと言い出した彼は世界中の人から「例えになってへんわボケー!」って何億回と突っ込まれたことでしょう。
とにかく重力波による影響というのは、とにかくピンと来る例えがないくらい小さいものなので、めちゃめちゃ発見するのが大変だという事なのです。

だから今回の発見はそれだけ快挙なんですね!!


今回の発見ってどれだけすごいの?

これは私KOTOによる個人的な予想ですが、この発見はノーベル賞でしょう。

なぜなら、1993年にも実は重力波に関する研究でノーベル賞を受賞した物理学者がいました。その受賞理由は、ざっくり言うとこんなところです。

「2つの星がグルグル回るのを見てたら、何かだんだん早くなってったぞ?!これってアインシュタイン博士の言ってた通り、重力波のせいなんじゃない?まだ直接重力波は観測できてないけど!」

つまり、「重力波って本当にあるんじゃ…?!」っていう発見でノーベル賞をもらえたわけです。今回はさらにそれを圧倒的に上回る「重力波見つけたぞ!」というニュースなので、これはもう確実にノーベル賞かなと思うわけです。

発見や発表からノーベル賞受賞までには、大体20年ほどかかると言われています。
今から発表が楽しみですね!!


おわりに

そんな重力波、時空を揺らすんだってことはわかりましたが、これがわかると一体どんなことに役に立つのでしょう。

重力波というのは、光と違って何でもすり抜けていきます。
ブラックホールのような重たーい天体は、その強い重力のせいで光を当ててもその反射が返ってきません。
つまりブラックホールを直接目で見ることは出来ないのですが、重力波を使えば何とその内部まで調べることも出来るのです。

また極めつけとして、人類最大の疑問「宇宙はどうやって生まれたのか」という問いにも答えることができるかも知れません。
光でさえまっすぐに進めなかった、宇宙誕生時も重力波はまっすぐ進めたはずです。
今も残っているはずのその重力波の余韻を捉えることで、人類は最大の神秘に迫る事ができるかも知れないのです。

この重力波を使った新しい天文学である、「重力波天文学」はこれからの天文学の新しい時代を築いていくはずです!
これからの動きに目が離せませんね…!!!!

これで今回の記事は以上です!
ここまで読んでくださり、ありがとうございました!!

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