2 月 3 日、マクマスター大学の物理学者である Cliff Burgess は、同僚の何人かに、今日の記者会見で確認された場合、「ノーベル賞が誰かの元にやってくる」ことを意味するエキサイティングな噂 (発見の可能性) について電子メールで送りました。
バージェス氏によると、「スパイ」によると、LIGO (レーザー干渉計重力波天文台) と呼ばれる装置が、遠く離れた非常に巨大な物体によって作成された時空構造の微細な波紋である、「壮観な」直接重力波信号を観測したようです。この場合、2 つのブラック ホールの衝突と合体で、1 つは太陽の質量の 36 倍、もう 1 つは太陽の 29 倍です。アインシュタインは 1915 年に重力波が存在するはずだと最初に理論化しましたが、これまでのところその証拠は間接的でした。 LIGO は、遠くの鏡を隔てている距離のわずかな収縮と拡大を測定することによって、それらを直接見た最初の装置かもしれません。
私たちは物理学者に、完全に機能する重力波天文台で何を観測することに最も興奮するかを尋ねました。以下は、彼らのお気に入りのターゲット トップ 5 です。
1. 銀河の超新星
星が十分に大きい場合、寿命の終わりに超新星になり、星が核燃料を使い果たし、自重で崩壊するときに壮大な爆発を引き起こします。私たちの太陽は小さすぎて超新星爆発を起こせないかもしれませんが、天の川銀河には、約 30 年ごとに超新星爆発が起こると予想されるほど大きな星が存在します。コロンビア大学の天体物理学者である Imre Bartos は、次のように述べています。カリフォルニア工科大学および LIGO 研究所のデータ アナリストである Jonah Kanner 氏は、「LIGO を使用することで、恒星の核崩壊の内部構造を非常に詳細に研究することができました」と述べています。
2. ブラックホール
崩壊した星が十分に重い場合、時空が大きく曲がって光が逃げることができなくなり、結果としてブラック ホールが発生します。アリゾナ州立大学の理論天体物理学者であるローレンス・クラウスは、「物理学が非常に興味深い可能性がある事象の地平線近くの事象を調査するために」崩壊の最後の瞬間を見たいと述べています。さらに、2 つのブラック ホールが重力波で合体するのを見ると、「アインシュタインの一般相対性理論の究極のテストを提供する」と、モナッシュ大学の天体物理学者であるエリック スレインは述べています。 「ブラックホールは最大に歪んだ時空を表しています。 2 つのブラック ホールが衝突する様子を観察すると、最も極端な重力、つまり強力で急速に変化する重力場について知ることができます。」これは一種の衝突である、と Bartos は言います。それ以外に見る方法はありません。
3. 中性子星
星が超新星になり、崩壊してブラック ホールにならない場合、「魅力的な天体」である中性子星に変わる可能性があります。それらは非常に密度が高いため、ティースプーン一杯の中性子星は数十億トンの重さになります。実験室で中性子星の密度で物質を研究することは容易ではありませんが、重力波は「可能な限り最高の密度で物質について学ぶための「宇宙実験室」を提供するかもしれません」と彼は言います。カリフォルニア工科大学の理論天体物理学者で、インターステラーにも取り組んだキップ ソーン 監督のクリストファー・ノーランと一緒に—彼は「中性子星を引き裂くブラックホール」を見たいと言います。 NASA のジェット推進研究所の天体物理学者である Chiara Mingarelli は、中性子星がブラック ホールと合体するのを見てみたいと思っています。これにより、「中性子星の磁場崩壊における未解決の問題についての洞察が得られるかもしれません」と彼女は言います。 「実にエキサイティングな時代です。」
4. 初期の宇宙
約137億年前のビッグバンから放出された重力波がまだ存在している可能性があります。 「これらの「原始的な」重力波を検出することで、他の実験からはおそらく学べないことを宇宙について教えてくれる可能性があります」と Thrane は言います。 「対照的に、私たちが多くのことを学んだ宇宙マイクロ波背景放射は、380,000 年の熟した古い時代の宇宙について教えてくれます。」これをはるか昔にさかのぼると、科学者はより高いエネルギー スケールとより基本的な物理学を調べることができます。クラウスは、これを遠くまで遡ることで、ビッグバン直後の宇宙の初期のインフレ段階の結果として生まれた「他の宇宙の存在」についても教えてくれるのではないかと考えています.
5. 驚き
バルトス氏は、重力波は「宇宙を研究するためのまったく新しい窓を提供し、新しい窓を通して見ると、多くの驚きが期待できる」と述べています。カリフォルニア工科大学の宇宙学者であるショーン・キャロルは、これらの驚きの 1 つはひも理論の「振動する宇宙ひも」の発見かもしれないと述べています。 「それは本当に見込みのないことですが、画期的な発見になるでしょう。」ソーンにとって、これらを見つけることは「完全な驚き」ではありません。彼の側では、彼は「私たちが考えたことのない何か」に出くわしたいと思っています。バージェスに関して言えば、重力波が少しでも検出されれば、彼は「非常に満足」するでしょう。 「あなたが本当に求めているのは、自然がどのように機能するかについて何か新しいことを示すものであり、[科学者] が目にするもののほとんどはそれを私たちに与えてくれます。たくさん見たいだけです。 1 つの事例よりも有益な母集団の統計です。」
ブライアン・ギャラガーは、 のアシスタント エディターです。 ノーチラス。 @brianscottg.
