アインシュタインの予言を100年後に観測!? 重力には“波”があるらしい?

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アインシュタインの予言を100年後に観測!? 重力には“波”があるらしい?

2016.04.04

提供元:マイナビ進学編集部

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アインシュタインの予言を100年後に観測!? 重力には“波”があるらしい?

私たちの日常から宇宙空間まで関係する、“重力”の存在。最新の研究で、この重力には“波”があることが分かったのだとか。波の仕組みをご紹介します。

この記事をまとめると

  • アインシュタインが予言していた「重力波」をついに観測した
  • 重力波を観測することで宇宙のはじまりを知ることができるかもしれない
  • 人類がまだ知らない宇宙の謎に、重力波から探る

「重力波」の観測に成功! それってどうすごいの?

2016年2月、米カリフォルニア工科大や米マサチューセッツ工科大などによる国際研究チームが、アメリカのレーザー干渉計重力波天文台「LIGO(ライゴ)」で「重力波の観測に成功した」ことが大きな話題になりました。

「それって何がすごいの? そもそも重力波って何!?」という人も多いのではないかと思います。実はこの重力波、あのアインシュタイン博士が100年前に予言していたものだとか! そして、この発見は宇宙研究に大きな進歩をもたらすと期待されているのです。

アインシュタイン博士はかつて「一般相対性理論」で「時間と空間は質量によってゆがみ、そのゆがみは重力波となって時空を伝わっていく」という言葉を残しました。重力波とは、簡単にいうと「宇宙空間と時間がゆがんで起きる波のこと」です。

例えば、宇宙を1枚のゴムシートだとします。そこにボールを落とすと、ゴムシートはボールの重さ(質量)でへこみ、ボールを中心とした周囲のゴムシートは引っ張られて伸びてしまいます。これが「時空のゆがみ」です。ボールが大きくなるほどこのゴムシートは深く沈み込みます。つまり、密度が高く質量が大きいものであればあるほど、周囲の時空が大きくゆがんで行くことになります。

そして次は、ボールを手でつまんでゴムシートの上でグルグル回してみます。そうすると、ゴムシートは波打って、その波がシートの端まで伝わっていきます。これこそが、時空のゆがみが波となって伝わる「重力波」です。重力波は、質量のある物体が動いて空間のゆがみが生みだされることで、光と同じ速さで周囲に広く伝わって行くのです。

重力波で宇宙のはじまりを知ることができるかもしれない?

重力波は、宇宙だけに存在しているものではありません。質量とエネルギーを持つものであれば、どんな運動でも重力波が生まれます。例えば、2人の人が腕を組んでぐるぐる回転するだけでも、存在しないレベルのわずかなものですが、理論的には時空のゆがみが発生しているのです。宇宙においても、重力波を作り出すエネルギーは巨大であっても、重力波は極めて微弱なため、通常は観測できず、今回初めて観測に成功したのです。

これまで人類の宇宙観測は光に頼っていましたが、重力波を観測することにより、光や電波を使う天体望遠鏡ではこれまで見ることができなかったブラックホールや中性子星などの動きや、ほかにも超新星爆発など、さまざまな天体現象を捉えることができるようになります。

また、宇宙は138億年前に誕生した後、膨張して火の玉になり、光が閉じ込められてしまったため、初期の宇宙の様子は光では観測できていません。しかし膨張するときに出た「原始重力波」は今も宇宙に漂っていると考えられており、これを観測することができれば、宇宙のはじまりがどんな姿だったのかを知ることができるかもしれません。このため、重力波の観測成功は「重力波天文学」の幕開け、とも言われています。

宇宙の謎に迫る物理学はとてもやりがいがある

重力波についてもっと詳しく知りたい、という人は、「物理学」を学んでみると良いでしょう。物理学は、自然界の物質や現象を理論で裏付ける学問です。物理学を学ぶことで重力波について、より知識を深めて人類がまだ見たことのない宇宙の謎に迫ってみるのはとてもやりがいがありそうですね。

この記事のテーマ
数学・物理・化学」を解説

私たちの生活基盤である自然界で生じるさまざまな事象や物質、それらが織りなす理論が研究対象です。宇宙や生物がどのようにして誕生し、どのような構造になっているのかという、究極的な知的探究心は人類ならでは。森羅万象の構造や性質、法則と変化を探求する物理や化学、その習得に必要な数学というように、これらの学問は互いに深く関連しています。未知の領域への研究を進めながら、さまざまな原理解明をしていく分野です。

「数学・物理・化学」について詳しく見る

この記事で取り上げた
「物理学」
はこんな学問です

自然界の物質や現象を理論で裏付ける学問。理論を習得するだけでなく、たくさんの実験や演習が必要になる。「理論物理学」は数学や量子力学を用いてこれを解明する分野で、ほかに素粒子の性質などを研究する「素粒子物理学」、宇宙の構造などを調べる「宇宙物理学」など、世の中のあらゆる物質、現象が研究の対象になる。専門性の高い分野で、情報通信業界や製造業界などに進むケースが多いが、大学や研究機関で、研究職の道を選ぶ人もいる。

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