日本の重力波望遠鏡　「かぐら」に期待高まる
「重力波」にノーベル賞で注目

「重力波」の初検出に成功した米国の重力波望遠鏡「ＬＩＧＯ」（ライゴ）観測チームの３氏に、今年のノーベル物理学賞が贈られることが決まり、岐阜県飛騨市の神岡鉱山地下で建設が進む重力波望遠鏡「かぐら」に期待が集まっています。かぐらの観測がもたらすものとは―。
（中村秀生）

「重力波を使って本格的にサイエンスをする時代が、これから始まる」。３日夜、物理学賞の発表を受けて会見した、かぐらチーム代表の梶田隆章・東京大学宇宙線研究所長は力を込めました。
かぐらは１辺３キロメートルの“巨大な三角定規”。直交する２本の真空パイプ（腕）の中でレーザー光線を往復させ、重力波が到達したときに空間がわずかにゆがんで、２本の腕の長さに差ができるのをとらえます。
ＬＩＧＯ（腕の長さ４キロメートル）と原理は同じですが、かぐらは（１）地下に建設するため観測のじゃまになる振動が地上の１００分の１と小さい、（２）レーザー光線を反射する鏡をマイナス２５３度（絶対温度２０度）まで冷やすことで熱による雑音を抑える―のが特徴です。
２０２０年ごろの観測開始をめざし、来春にも“目玉装置”である冷却器を使った試験を始める予定です。

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中性子星連星の合体で重力波が放出されるときの想像図。国立天文台チームは、星の元素組成の研究から、かぐらが本格稼働すれば１～２カ月に１回程度、中性子連星の合体による重力波を検出できると推定しています（国立天文台提供）

到来方向は
ＬＩＧＯは、一昨年９月の初検出以来、４例の重力波を検出。いずれも太陽の数倍～数十倍の質量をもつブラックホール同士の合体で生じた重力波です。
今年８月の４例目では欧州の重力波望遠鏡「Ｖｉｒｇｏ」（バーゴ）との同時観測に初めて成功しました。
ＬＩＧＯ（２基）だけでは６００平方度（およそ満月３０００個分）という広い領域のどこかから到来したことしか分かりませんが、Ｖｉｒｇｏ、かぐらが観測に加われば、１０平方度（同５０個分）まで絞り込めます。重力波検出の後、可視光や電波、Ｘ線などの望遠鏡で追観測するには不可欠な情報です。
また、このタイプの重力波望遠鏡には“死角”があります。かぐらを加えた４基の観測網で、死角となる領域を半分程度から４分の１以下に減らせます。
中性子星も有力な観測ターゲット。ＬＩＧＯチームに参加するキップ・キャノン東大准教授は「中性子星同士の合体で重い元素ができたという仮説を検証したい」と話します。
素粒子ニュートリノの性質を解明した功績でノーベル物理学賞を受賞した梶田さんは、超新星爆発の観測にも熱い視線を注ぎます。
「頻度は低いが、ニュートリノと重力波の共同観測によって、爆発の瞬間の詳細なダイナミクスが分かってくるのではないか」

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神岡鉱山の地下につくられた重力波望遠鏡「かぐら」の想像図(東京大学宇宙線研究所提供)

理論の検証
宇宙の謎だけではなく、一般相対性理論の検証にも期待がかかります。空間のゆがみ方の異なるパターンを検出して、一般相対性理論と重力理論にずれがあるかどうかを調べる試みには、観測装置が４基以上あることが重要だといいます。
現在、ＬＩＧＯチームがインドで３基目の観測装置の計画を進めているほか、人工衛星による重力波観測の構想もあります。

【重力波】
質量をもつ物体が加速度運動したときに、空間のゆがみが波として光速で広がる波動現象。アインシュタイン博士が１９１５年に提唱した一般相対性理論で予言されましたが、重力波信号はあまりにも微弱なため直接検出が難しく、「アインシュタインからの最後の宿題」と呼ばれていました。

「しんぶん赤旗」日刊紙　2017年10月10日付掲載

重力波を検出したことで、その事だけで大騒ぎになりましたが、実際のターゲットを見定めて観測していくことが計画されている。ワクワクしますね。

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