重力波天文学，芽生えから開花へ
右のパワーポイント画像をクリックすると拡大します． 一部の「引用画像」は，解像度を落としてあります．◎はじめに＊今日のお話し ・重力波とは？ ・どうやってつかまえる？ ・つかまった信号とは？ ・何がわかったの？ ・重力波のこれから ◎重力波とは ＊重力とは （右図はWikipedia より）
ニュートンの「万有引力」のこと 重力があるとどんなことが起こるか？ → すり鉢のボールの運動に似ている ＊重力は、アインシュタインの一般相対論で解明された。 （右図はGoodStory のページ より）
＊一般相対論と重力 トランポリンの膜の上に重いものを置いた時のように、 重いものがあると周りの時空がゆがむ。 その物体ををゆすると、ゆがみの波ができる。＝ 重力波 ＊重力波 ・宇宙の音 「見ている」だけではわからない事が「聞こえる」 ほとんどさえぎられない → 宇宙の新しい観測手段 ・どんな時に出るか 超新星爆発 （右図はWikipedia のページ より）
中性子星 ブラックホール 宇宙の始まりの時の空間のゆがみ → 宇宙背景放射よりもさらに昔のものが見えるはず ・宇宙は何でできているか
物質 4％ （右図は理科年表オフィシャルサイト のページ より） ダークマター 22％ ダークエネルギー 74％ ・重力波が来たらどうなるか
空間がゆがむ （縦横のゆがみ） それをどうやって検知するか → 光を使う。 レーザー光の干渉を使う。 鏡とビームスプリッターで、レーザー光の干渉を測定する。
・明るさの変化の信号は、音として聞くことができる。 → 測定方法の説明と、重力波信号の音 （ユーチューブ） 重力波信号を捕えた LIGO の装置
（右図はGeekWire のページ より） 捕えた信号の波形の図
（右図は重力波観測の報告論文 より） この信号を解析すると、合体のデータが詳しくわかる。 ・何がわかった？ → 右図
（図はForbes のページ より） ・何でわかるの？ → 右図
（図は重力波観測の報告論文 より） ・たくさん見えてます
（図はLIGO のページ より） 他にもたくさん観測されている。 ・いろんな重さのブラックホール (BH) が
（図はWikipedia のページ より） これまでのイベントのBHの大きさ これまでに知られたBHよりも重い どうやってできたか、よくわからない （星の最期のBHは小さい）
→ 宇宙の最初にできたのではないか （図はLIGO のページ より） → BHのでき方、いろいろな考えがあり、よくわかっていない。 ・ブラックホールだけじゃない
（図はLIGO のページ より） 中性子星の合体も観測された。（図の下部は中性子星） ・中性子星の合体
（図はLIGO のページ および 報告論文のページ より） ※ Virgo は受かっていないように見えるが、実際は 感度のないその横方向から来たことがわかる。 ・マルチメッセンジャー天文学の幕開け
（図は、報告論文 Ap.J.L. 848, L12 (2017) より） → 重力波 γ線 光 赤外線 など、 いろいろな方法で観測 ・中性子星合体からわかること 宇宙を構成する物質の生成過程 中性子星合体による核融合で重たい金属などができているっぽい。 私たちの地球の重元素はひとつの中性子星合体で作られた！？ 原子核物理 中性子星は超高密度の極限状態。 重力波信号から中性子星の直径が推定できる. → 超高密度物質の性質がわかる！ ◎重力波のこれから ・これからの観測プラン
（図はUIB, IAC3 のページより） ・世界の重力波検出器
（図はLIGO のページより） ＊日本の KAGRA について
（図はKAGRA のページより） トンネルの長さ、3km、2本 ・特徴 地下にあること → 地面の振動からの雑音を下げる 低温に冷やすこと → 熱雑音を下げる ・KAGRAが（世界の観測体制に）入ると何がいい？
＊世界の装置の今後のアップグレード計画 ・現在の施設の中で新しい技術を導入予定
（図はaLIGO のページより） 鏡の特性向上 レーザー光の特性向上、etc. ・新しい望遠鏡計画
（図はCosmic Explorer のページ および Albert Einstein Institute Hannover のページより) ・宇宙空間重力波観測装置の計画
（図はLISA計画のページ および DECIGO計画のページ より） もっと低周波の重力波を観測 （宇宙の始まりのころの重力波） DECIGO計画は、予備実験、SWIMμν衛星の打ち上げが行われた。 LISA計画も同様。（LISA パスファインダー）
（図はGadgets360 のページより） 大変良い結果が出ている。 おわり
＊質問 水平に光が進んでいるか？ ＞ 光は曲がらない、トンネルは地球の丸みで曲がる 40kmでは問題になる 40kmが地上の限界 いろいろな影響でダウンしたとき復帰できるか？ ＞ 地面の絶え間ない振動（脈動）の影響は同じ カグラでは風の影響がない 低周波のノイズ？ ＞ 脈動は低周波で、防振が難しい 振り子の共振周波数 0.5ヘルツまでしかできない 熱雑音も低周波で大きくなる 宇宙の反射鏡は光の圧力で動いてしまわないか？ ＞ レーザー光の力も雑音なのでこれを防ぐ 重力波天文学の目指すもの？ ＞ 宇宙の動く仕組みを理解 BHのでき方 宇宙の始まり 思いもよらない出来事