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【天文学】日本の重力波望遠鏡「KAGRA」が報道公開 - 年内に本格観測を開始へ

1 :しじみ ★:2019/10/04(金) 18:14:21.44 ID:KzC6isjm9.net
東京大学宇宙線研究所、高エネルギー加速器研究機構、国立天文台の3機関が中心となって開発してきた大型低温重力波望遠鏡「KAGRA」がこのほど完成。本格観測の開始を前に9月30日、内部の実験機器が報道陣に向けて公開された。ブラックホールの合体などによって生じた重力波を捉え、宇宙の謎の解明に挑む。
https://news.mynavi.jp/article/20191004-904387/images/001.jpg

「地下にあるのに望遠鏡?」と疑問に思うかもしれないが、この望遠鏡が捉えるのは重力波。光とは違い、重力波はどんな物質でも通過するという性質がある。地下であっても問題は無いし、詳しくは後述するが、地下ならではの大きなメリットもある。

アインシュタインの一般相対性理論によれば、質量のある物体は時空を歪ませるという。物体が運動するとき、この時空の歪みが波動現象となって伝わるのが重力波と考えられている。理論的には、人間が歩くだけでも重力波は発生するはずで、そう思うと案外身近に感じるかもしれない(ただ微弱すぎて検出はほぼ不可能ではあるが)。

目には見えないし、物質も貫通する重力波をどうやって調べるか。これには、「レーザー干渉計」というものを使う。すでに、米国の「LIGO」(2台)、欧州の「VIRGO」が稼働しており、KAGRAの観測が始まれば、世界で4台目となる予定だ。

レーザー干渉計では、重力波が空間を伸縮させる性質を利用する。直交する2本の長いアームを用意して、それぞれの長さを計測。重力波が無い状態だと同じ長さだが、重力波が来ると、片方が伸びて、もう片方が縮み、長さに違いが出る。これを、レーザー光の干渉で検出する。
https://news.mynavi.jp/article/20191004-904387/images/006.jpg

アームは長いほど伸縮を検出しやすいため、KAGRAでは長さ3kmのアームを利用する。レーザー光は、まずスプリッタでXアーム、Yアームと呼ばれる2本のアームへと分岐。3km先のミラーで反射してきたレーザー光を干渉させる。このとき、わざと位相をずらすようにしておき、通常時は打ち消す。長さに変化があったときのみ、光を検出するというわけだ。

KAGRAでは、アームの入り口部分にもミラーが設置されており、レーザー光はアーム内部で1000回ほど折り返すようになっている。これにより、実質3000kmのアームと同等の性能を実現するのだそうだ。

しかし、重力波による空間の伸縮はごく僅か。これを捉えるために、KAGRAでは、地球から太陽までの距離(約1億5000万km)が、水素原子1つ分だけ伸び縮みしても検出できるような性能を目指しているという。

感度を上げるための工夫として、KAGRAには2つの大きな特徴がある。それは、「地下にあること」と「ミラーを冷やしていること」だ。

これほどの高感度を実現する上で、最大の邪魔者は振動だ。振動でミラーの表面が揺れてしまうと、それだけでも距離がわずかに変わり、ノイズとなってしまう。地表は地震が無くても、風などにより常に振動しているが、地下深くに設置することで、この振動の影響を1/100まで小さくできるという。

その上で、さらにミラーの防振装置を設置。多段の振り子状の構造物でミラーを吊り下げることで、伝わる振動を10万分の1(100Hz時)にまで抑えることができる。

また物質は、原子レベルではそれ自体が熱によって振動している(熱雑音)。これを抑えるには冷やすしかない。そのために、KAGRAではミラーを20Kまで冷やせる冷凍機を開発。同時に、熱吸収が小さいサファイア単結晶のミラーも新たに作った。冷凍機は自身が振動の発生源となってしまうが、低振動のパルスチューブ方式にすることで、この問題を解決した。
https://news.mynavi.jp/article/20191004-904387/images/009.jpg

前述のように、大型のレーザー干渉計はKAGRAで4台目となるが、複数台が連携することで、重力波が発生した方向をより高精度に特定できるようになるというメリットがある。方向の特定には、最低3台が必要。東京大学宇宙線研究所の大橋正健・重力波観測研究施設長は「LIGOとVIRGOの3台が同時に稼働している確率は42%くらい。ここにKAGRAが加わると、この確率をぐっと上げることができる」と期待する。

方向がすぐに分かれば、ほかの電磁波(可視光、ガンマ線、X線など)の望遠鏡を向けたり、ニュートリノ観測装置のデータも見たりして、何が起きているのかを複合的に調べることができるようになる。これが現代の「マルチメッセンジャー天文学」であり、重力波望遠鏡は人類の新たなツールとして、それへの貢献が期待されている。

続きはソースで

https://news.mynavi.jp/article/20191004-904387/

2 :名無しさん@1周年:2019/10/04(金) 18:16:31.85 ID:AUx/WjB20.net
重力って何?
三行で

3 :名無しさん@1周年:2019/10/04(金) 18:18:15.85 ID:zwF9OHNb0.net
>>2

時空の歪み

4 :名無しさん@1周年:2019/10/04(金) 18:19:56.18 ID:6gtrawp+0.net
>>2
空間の歪み

5 :名無しさん@1周年:2019/10/04(金) 18:20:49.93 ID:6gtrawp+0.net
>>4だが、>>3が正解

6 :名無しさん@1周年:2019/10/04(金) 18:20:56.85 ID:EDowat0B0.net
レーザー干渉計ってどこかの企業が作ったの?

7 :名無しさん@1周年:2019/10/04(金) 18:21:22.84 ID:rFg+oSjV0.net
>>3
>>4
横からすまんが、三行じゃない

8 :名無しさん@1周年:2019/10/04(金) 18:21:31.81 ID:pB/x9Xsy0.net
なんでKAGURAじゃないの?

9 :名無しさん@1周年:2019/10/04(金) 18:22:03.96 ID:BbSclacQ0.net
遅い

数年早ければ、ノーベル賞狙えたのに

10 :名無しさん@1周年:2019/10/04(金) 18:22:52.90 ID:4rh4f9XI0.net
閃乱

11 :名無しさん@1周年:2019/10/04(金) 18:23:07.87 ID:i937zzVj0.net
次はMaikoかKabukiか

12 :名無しさん@1周年:2019/10/04(金) 18:23:20.01 ID:qGIcX++N0.net
電波って不思議なもんだよなぁ
幽霊見えるってのの一部は電波で空間に映像映し出してるんじゃないのかなって思う
幻覚の方が多いだろうけど

13 :名無しさん@1周年:2019/10/04(金) 18:23:38.27 ID:zwF9OHNb0.net
>>7

クライアントの期待を超えてこそ。

14 :名無しさん@1周年:2019/10/04(金) 18:24:36.13 ID:hAr4cBLd0.net
自分の事しか考えられないカスと国力低下を望む勢力が
こんなのに税金使うなって抗議する

15 :名無しさん@1周年:2019/10/04(金) 18:27:17.44 ID:WPV2tc0s0.net
つまり閃光が乱れるのを観測することで重力波を検出するのか。まさに閃乱KAGRAだな。

16 :名無しさん@1周年:2019/10/04(金) 18:28:34.23 ID:f3n/TC5L0.net
>>13
素晴らしい

17 :名無しさん@1周年:2019/10/04(金) 18:31:10.21 ID:gM28iTtm0.net
TANGA

18 :名無しさん@1周年:2019/10/04(金) 18:34:44.83 ID:IQAmO8VF0.net
実験だけでなく理論の方も国が東大に肩入れするから
京大の理学部が悲惨なほど低落したな

19 :名無しさん@1周年:2019/10/04(金) 18:34:59.36 ID:+ohXfYdf0.net
あー

20 :名無しさん@1周年:2019/10/04(金) 18:35:36.08 ID:5B4fU9BEO.net
カグラちゃんでアニメ化
謎の重力波と戦う美少女

21 :名無しさん@1周年:2019/10/04(金) 18:36:51.68 ID:5zNKp+t70.net
>理論的には、人間が歩くだけでも重力波は発生するはずで、
>そう思うと案外身近に感じるかもしれない

なるほどわかった、歩くだけでキイキイ鳴る、うちの床みたいなもんだな。

22 :名無しさん@1周年:2019/10/04(金) 18:39:21.25 ID:fKYHeP/x0.net
>>1
カ………か……カゴメ………

23 :名無しさん@1周年:2019/10/04(金) 18:44:56.76 ID:jCVMiIfw0.net
わかんね

24 :名無しさん@1周年:2019/10/04(金) 18:46:33.89 ID:AGkv1NUr0.net
デブが多いと重力波すごいよね

25 :名無しさん@1周年:2019/10/04(金) 19:02:04.29 ID:fSBqeSex0.net
>>20
ゲロ吐きたいアル

26 :名無しさん@1周年:2019/10/04(金) 19:27:13.68 ID:8G60Jaz/0.net
>>9
ほんとやね

27 :名無しさん@1周年:2019/10/04(金) 19:27:54.97 ID:zLy54d6r0.net
光学観測するわけじゃないのに何で望遠鏡?テレスコープだから?

28 :名無しさん@1周年:2019/10/04(金) 19:29:08.94 ID:jgkAnRJu0.net
こんなのが俺達の生活に何の役にたつんだ
つぶせー

29 :名無しさん@1周年:2019/10/04(金) 19:31:34.55 ID:BtouZwcH0.net
VSOP2はまだかよ

30 :名無しさん@1周年:2019/10/04(金) 19:34:32.97 ID:fv7nlsSI0.net
>>28
人工知能が喜ぶ
こういうおもちゃを持ってないと家畜扱い

31 :名無しさん@1周年:2019/10/04(金) 19:38:52.65 ID:JYSmionJ0.net
遅かった・・・

まぁ今から頑張って

32 :名無しさん@1周年:2019/10/04(金) 19:45:49.64 ID:oMMzNA340.net
>>2
ニワカが歪みとかいってるけど本当は空間の収縮だよ

33 :名無しさん@1周年:2019/10/04(金) 19:47:26.53 ID:uCfd3K2k0.net
>>8
GRAのとこは重力"Gravity"から来てるんでね。

34 :名無しさん@1周年:2019/10/04(金) 19:48:54.54 ID:12i/l4uM0.net
宇宙人を発見するのじゃ

35 :名無しさん@1周年:2019/10/04(金) 19:57:10.58 ID:xaX2xkSx0.net
ヒノカミカグラ!!

36 :名無しさん@1周年:2019/10/04(金) 20:09:14.88 ID:F0zXhkuP0.net
>>3
それは重力によって起こる「結果」

>>32が正しい

37 :名無しさん@1周年:2019/10/04(金) 20:13:41.59 ID:uCfd3K2k0.net
>>6
そのうちNHK BS Premiumのコズミックフロント☆NEXTでやるから、
それ見ればいいんじゃないの。

どういうものかは「重力波 天文学を変えた奇跡の二週間」でわかる。

地下トンネルがアームになってる巨大レーザー干渉計だから、
誰かが作って売ってるようなもんじゃない。
東大宇宙線研とKEKと国立天文台が共同で作った。

38 :名無しさん@1周年:2019/10/04(金) 20:32:29.11 ID:G2coLTWU0.net
>>37
実用化はされるんじゃないの?
ただ、宇宙開発なんかで宇宙空間にあるものの探索とかになるだろうな

39 :名無しさん@1周年:2019/10/04(金) 20:48:22.68 ID:4VV8ldPB0.net
かぐら姫は宇宙人

40 :名無しさん@1周年:2019/10/04(金) 21:05:18.78 ID:an8/fkzM0.net
重力波天文学の幕開けじゃ

41 :名無しさん@1周年:2019/10/04(金) 21:14:24.65 ID:6HyTXsKz0.net
そんなもん必要かね

42 :名無しさん@1周年:2019/10/04(金) 21:47:27.56 ID:odFWb8DZ0.net
東京都新宿区神楽坂

43 :名無しさん@1周年:2019/10/05(土) 00:16:52.17 ID:02wocRDw0.net
>>9
政府が研究予算削りまくるからや
予算なさ過ぎて研究者が育たないからもう今後日本からノーベル賞受賞者は出ない、って何人もの日本人ノーベル賞受賞者が訴えてる

44 :名無しさん@1周年:2019/10/05(土) 00:19:40.94 ID:p7mn/onY0.net
にゅうにゅう?

45 :名無しさん@1周年:2019/10/05(土) 09:31:06.64 ID:UP4qe+680.net
>2,3
時空や重力と認識しているものは、根本的には基本理論の量子状態の量子情報的な性質にすぎない

46 :名無しさん@1周年:2019/10/05(土) 10:27:03.50 ID:dz/o81gK0.net
OKAKURA

47 :名無しさん@1周年:2019/10/05(土) 12:07:03.36 ID:P/FPhKSd0.net
日本付近の地下では常にプレートが摩擦振動を起こしてるだろ
こんな装置使えるのかよ

48 :名無しさん@1周年:2019/10/05(土) 17:50:09.71 ID:k2v3rRPn0.net
アーマガ?

49 :名無しさん@1周年:2019/10/05(土) 18:23:16.27 ID:OcYVn2yw0.net
銀魂禁止

50 :名無しさん@1周年:2019/10/05(土) 23:32:13.44 ID:KToGA/1i0.net
NARUTO 禁止

51 :名無しさん@1周年:2019/10/05(土) 23:38:49.72 ID:xiMQ+Wig0.net
>>33
ええね

52 :名無しさん@1周年:2019/10/06(日) 06:13:39.35 ID:8yUMdafX0.net
>>1
「お前童貞のくせに生意気アル」

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