2015年9月14日、物理学者たちは、2つのブラックホールの暴力的な合体といった劇的な現象によって発生するショックウェーブである重力波を検出するという長年の目標を達成しました。
この巨大なブレークスルーは、取り組みの主要な3人の科学者に物理学のノーベル賞を与えました。
以来、科学者たちは、数百ものブラックホールの合体や、中性子星の衝突、ブラックホールと中性子星の合体といった極限的な宇宙イベントを検出しています。
最近、「Physical Review Letters」誌に発表された研究により、重力波の分析能力が過去10年で大幅に向上したことが報告され、科学者たちは1971年にスティーブン・ホーキングが提唱した重要なアイデアの検証に成功したと述べています。
コロンビア大学およびフラットアイアン研究所の天体物理学者マキシミリアーノ・イシは、「スティーブン・ホーキングが解明した非常に有名な定理があります。それは、ブラックホールの表面積は決して減少しないというものです」と説明します。
そして、彼は今年初めに検出された重力波を分析した結果、科学者たちがまさにそのことを観測したと述べています。
1月14日、探知器はおよそ13億光年離れた場所で衝突している2つのブラックホールからくる重力波を記録しました。
これらのブラックホールは太陽の30〜40倍の質量を持っており、その衝突は2015年に初めて重力波が検出されたときのものと非常に似ています。
しかしそれ以来、ルイジアナ州とワシントン州にあるLIGOによって運営される2つの巨大な探知器は繰り返しアップグレードされています。
カリフォルニア工科大学の重力波物理学者カテリーナ・チャジオアノが言います。「今日の探知器は非常に優れているため、信号をはるかに明確に記録できます。」
これにより、彼らは新たな分析を行うことができ、2つの初期ブラックホールの総表面積は240,000平方キロメートル（オレゴン州の大きさに相当）であることが分かりました。
それらが合体して形成されたブラックホールの最終的な面積は約400,000平方キロメートル（カリフォルニア州の大きさに相当）でした。
ホーキングの理論によれば、最終的なブラックホールの面積は2つの初期の面積の合計を上回らなければならないと言います。
チャジオアノは「これは、我々がその信号を用いて観測したことを示しています」と述べます。
このような証明は、10年前に初めて重力波の検出が発表されたときにホーキングが期待していたものでした。
彼は実際にその努力に関与する科学者の一人に連絡を取り、重力波を使用してこの予測をテストできないか問い合わせたとイシは語ります。
当時は、データのノイズが多すぎて、分析技術が十分に進んでいなかったため、不可能でした。
ホーキングは2018年に亡くなりました。
イシは、「ホーキングがもうここにいないのは残念ですが、確かにこれが彼の遺産が生き続ける方法です」と述べます。
彼は続けて「70年代に考えられていたすべてのアイデアが、今や実際のデータに表れているのを見て、驚きを禁じ得ません」と締めくくります。
アルバート・アインシュタインは、1916年に重力波の存在を予測しましたが、重力波は決して検出されないと考えていました。
イシは「もし彼に、我々が2、3日ごとにブラックホールの衝突から重力波を検出していると伝えたら、彼は間違いなく驚くでしょう」と語ります。
全体として、研究者たちは観測したブラックホールの合体の数に驚かされています。
ルイジアナ州立大学の重力波研究者ガブリエラ・ゴンサレスは言います。「これまでに多くのブラックホールの合体を観測しました。
それらについて多くのことを学んでおり、時々『重力波天文学』ではなく『ブラックホール天文学』と呼びたい衝動に駆られます。」
彼女は、もっと多くの中性子星の合体を観測すると予想していましたが、今のところそれに関してはわずか数例しか観測されていません。
ただし、研究者たちは10倍敏感な新しい重力波探知器の計画にすでに取り組んでおり、これが実現すれば、10年後には建設が始まるか、さらには完成する可能性があります。
画像の出所：npr