重力波、世紀の発見をもたらした壮大な物語 (2月12日 ナショナルジオグラフィック日本版サイト)
100年におよぶ壮大な探し物に、ついに決着がついた。科学者たちはレーザーと鏡を使って、時空のさざ波「重力波」を
直接観測することに成功した。 この重力波は、地球から約13億光年の彼方で、2つのブラックホールが互いに渦を巻くよう
に回転して衝突したときに発生した。ブラックホールの1つは太陽の36倍の質量を持ち、もう1つは29倍の質量を持っていた。
重力波は池に生じたさざ波のように宇宙を広がり、2015年9月14日、地球上に設置された4組の鏡の距離に、ごくわずか
だが測定可能な変化を引き起こした。4組の鏡のうち2組は米国ルイジアナ州、もう2組はワシントン州に設置されている。
ブラックホールどうしが合体する直前には、宇宙の全銀河のすべての星々が放出するエネルギーの総和の50倍も大きな
エネルギーが放出された。 2016年2月11日、今回の発見に関する記者会見で、カリフォルニア工科大学のデビッド・
ライツィー氏は「宇宙が初めて重力波という言葉で私たちに語りかけてきたのです」と言った。LIGO(レーザー干渉計
重力波天文台)という施設で観測を行っていた科学者たちは、2つのブラックホールが死んで合体するときに聞こえると
予想されていた特徴的な「さえずり音」を聞いた。 ルイジアナ州立大学のガブリエラ・ゴンザレス氏は、「私たちは重力波
の音を聞き、宇宙の音を聞くのです。宇宙は目で見るだけでなく、耳で聞くものになったのです」と説明する。
重力波のエネルギー
今回検出された重力波を生み出した2つのブラックホールにおいて、合体時に発生した
重力波により太陽3個分の質量が失われたそうです。とてつもないエネルギーです!!!
太陽はエネルギーを出すことで、どのくらいの質量を失うのでしょうか?
簡単にするために、陽子4個でヘリウムができるとして計算してみます。
陽子の質量は1.672621898×10−27kgなので、アボガドロ数をかけると、
1.00727646702587g(つまり、1molの陽子は約1g)。
ちなみに中性子1molは陽子よりわずかに重く、1.00866491556208g。
陽子4molが4.029106gであるの対し、ヘリウム(He)1molは4.002603gなので、
失われた質量は0.026503g。仮に、太陽のすべての陽子(水素)がヘリウムになった
としても、太陽の質量の約0.66%が失われて、エネルギーに変換されるに過ぎません。
しかも、100億年かけてエネルギーを放出し続けてですよ。
太陽3個分の質量を失うというのが、いかに膨大であるかが分かります。
では、原子力発電所の場合はどうでしょうか?
燃料に含まれるウラン235(235U)1molが、セシウム(137Cs)とルビジウム(95Rb)
に分裂した場合を考えてみます(実際はすべてがそうなるわけではない)。
陽子と中性子の合計は、分裂前、ウランは中性子1個を取り込むので、235+1=236個。
セシウムとルビジウムに分裂後、中性子が4個放出されますので、137+95+4=236個。
当然ながら、陽子と中性子の合計は一致しています。
235Uの質量 235.044に中性子1個(mol)を足すと、236.053。一方、137Cs 136.907、
95Rb 94.929ですから、中性子4個(mol)を足した合計の質量は235.871。
確かに0.182g(0.000182kg)の質量が失われています。これを、アインシュタインの
最も有名な式であるE=mc2に入れてみますと、E=1.63×1013J。

ウランの核分裂これはTNT火薬約4千トンに相当します。
やはり核は莫大なエネルギーを生みます。
きちんと制御することができれば、
小国でも侮れない破壊力が手に入ります。
狂気の独裁者にこの凶器を持たせないように、
世界が協調しなければなりません。さて、
重力波の観測により、ダークマターなど、暗くて見えないが質量を持つ存在を調べる
ことができるようになるのでしょうか?日本のKAGRAにも頑張ってほしいものです。


LIGO-Virgoの重力波発見に関するKAGRAグループからのコメント (2月12日)
我々KAGRAグループは、LIGO-Virgoが重力波信号を発見したことを心より祝福します。これは重力波および一般相対性
理論の研究者が待ち望んでいた歴史的快挙です。現在我々が建設中のKAGRAを含む第二世代の重力波望遠鏡
(レーザー干渉計)によって、重力波そのものや、ブラックホールや中性子星という高密度星の研究が可能であることが
実証されたという意味で、このニュースは本当にエキサイティングです。
我々は今後も引き続きKAGRAの建設を進めて完成させ、高い感度を実現して重力波国際観測ネットワークに一刻も早く
参加し、重力波天文学という新たな学問分野に貢献していくつもりです。KAGRAは地下に設置されて低温ミラーを装着
しているため100Hz 以下の帯域で感度が高く、その周波数帯にある重力波源の探査に適していますが、そこはまさに
今回LIGOで観測されたブラックホール連星の合体イベントがたくさんあると予想されているところです。
まず、KAGRAはそこを目指していきます。
もちろん、宇宙にはブラックホール連星合体の他にも、重力波を観測手段として研究すべき天体現象がたくさんあります。
例えば、KAGRAでは、連星中性子星合体によるブラックホールの誕生を検出したいと考えています。それは、他の重力
波望遠鏡やマルチメッセンジャー天文学のパートナーと連携して継続時間の短いガンマ線バースト源の謎を解明する
ことにつながると考えています。ご期待ください。                   梶田隆章 KAGRA計画代表

見えない宇宙



恒星や惑星は宇宙を形成する物質のほんの一部だ。
研究者たちは、ダークエネルギーやダークマター
などの物質を探して、
宇宙の闇に迫ろうとしている。


宇宙論の研究者は、目に見える恒星や銀河は観測可能な宇宙の5%を占めるにすぎないと考えている。残りの95%のうち、
27%はダークマターで、68%はダークエネルギーだ。どちらも正体は謎である。ダークマターは光り輝く銀河を形作る力を
生み、「宇宙の大規模構造」を決める役割を果たしていると考えられているが、実体はわかっていない。ダークエネルギー
は宇宙の膨張速度を加速させている何ものかを呼び表すために造られた言葉だが、「宇宙の大きなスケールで働く未知
のものを、単にそう名づけただけ」ともいわれる。
ダークマターがなければ銀河も誕生しなかった?
ダークマターは宇宙にあまねく存在しているのではないかと最初に考えたのは、1930年代のスイスの天文学者、フリッツ・
ツビッキーだった。彼は米国カリフォルニア州のウィルソン山天文台で、地球から3億2100万光年離れた、かみのけ座
銀河団に属する銀河が、銀河団の中心を周回する速度を計測した。銀河団には恒星や惑星など、目に見える物質で
できたさまざまな天体が含まれる。ツビッキーの計算では、そうした目に見える物質の質量をすべて合わせても、
銀河団が存続するには足りないという。つまり、もしも目に見える物質の分の質量しか存在しないとしたら、それぞれの
銀河はとうの昔に宇宙空間に飛び去っているはずだった。ところが、かみのけ座銀河団は何十億年も生き延びている。
その意味するところは明らかだった。
「宇宙には目に見える物質よりもずっと高い密度でダークマターが存在する」とツビッキーは推測した。その後の研究で、
宇宙の初期にダークマターの重力によって太古の始原物質が寄せ集められなければ、銀河が形成されることすらなかった
ことが示された。ダークマターを、「単に見逃しやすい通常の物質」だと考えるわけにはいかない。それでは質量が
足りないのだ。ブラックホールや矮星、ガス雲、浮遊惑星など、確かに宇宙には通常の物質でできた暗い天体が無数に
存在する。しかし、いかなるシナリオをもってしても、それらを合計した質量が、目に見える物質の5倍にまで達する
ことはない。科学者たちは、ダークマターはもっと異質な物質に違いないと考えている。




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書籍の紹介

龍女「みなみ」からあなたへの
不思議なメッセージ集
新感覚のファンタジー!!

書籍表紙

不思議の国の「みなみ」
 宇宙へつながる秘密基地

「みなみ」 今月のメッセージ

対馬(津島)と神津島
を結ぶライン上に、
沖ノ島があるの。

プロフィール

舞尾 空

Author:舞尾 空
・性別:男
・年齢:46歳
・職業:サラリーマン
・血液型:O型

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