じじぃの「重力波天体学・LIGOの重力波望遠鏡とすばる望遠鏡の連携!巨大ブラックホールの謎」

史上初 ブラックホール撮影に成功 画像を公開(19/04/11) 動画 YouTube
https://www.youtube.com/watch?v=cWo1nC1CTu0
ブラックホール捉えた世界の望遠鏡 (2019.4.11)

中性子星の合体

世界最大の電波望遠鏡 (中国)

宇宙の謎は?中性子星合体「重力波」初観測 2017年10月17日 日テレNEWS24
今年のノーベル物理学賞に選ばれたアメリカの重力波観測施設「LIGO」などの研究チームが、中性子星という非常に重い天体同士が合体した際に生じる時空のゆがみ、「重力波」を初めて観測したと発表した。
LIGO・ライツェ所長「何千人もの天文学者と多くの観測所と協力し、発見できた」 研究チームは今年8月、アメリカとヨーロッパの観測施設で、非常に重く高密度な天体である中性子星同士の合体で生じた「重力波」の観測に成功した。
これを受けて、日本の国立天文台などが重力波がやってきた方角を望遠鏡で観測したところ、中性子星の合体で生じた光や電磁波を捉えることに成功した。
こうした観測データなどを分析することで、金やプラチナなどの鉄より重い金属元素が宇宙でどのように生まれたかなどがわかるとみられている。
http://www.news24.jp/articles/2017/10/17/10375242.html
観測成果―日本の望遠鏡群が捉えた重元素の誕生の現場― 2017年10月16日 すばる望遠鏡
日本の重力波追跡観測チーム J-GEM (Japanese collaboration of Gravitational wave Electro-Magnetic follow-up) は、2017年8月17日にアメリカの重力波望遠鏡 Advanced LIGO とヨーロッパの重力波望遠鏡 Advanced Virgo によって観測された重力波源「GW170817」の光赤外線追跡観測を、すばる望遠鏡などで行いました。その結果、重力波源の光赤外線対応天体を捉え、その明るさの時間変化を追跡することに成功しました。これは重力波源が電磁波で観測された初めての例です。
重力波信号の特徴から、GW170817 は中性子星同士の合体であり、さらに今回検出された光赤外線放射は、理論的に予測されていた中性子星合体に伴う電磁波放射現象「キロノバ (kilonova)」によるものと考えられます。今回の観測結果は、鉄より重い元素を合成する過程の一つである「r プロセス」を伴うキロノバ放射の理論予測とよく一致しており、宇宙における r プロセス元素合成現場を捉えたことを強く示唆するものです。
この光赤外線追跡観測には、すばる望遠鏡 (国立天文台)、南アフリカに設置された IRSF 望遠鏡 (名古屋大学鹿児島大学)、ニュージーランドに設置された MOA-II 望遠鏡 (名古屋大学大阪大学) および B&C 望遠鏡 (カンタベリー大学) などが参加しました。また「キロノバ」の理論計算にはスーパーコンピュータ「アテルイ」(国立天文台) が用いられました。この研究成果は、重力波観測と光赤外線観測の協調による「マルチメッセンジャー天文学」、さらに理論シミュレーションによって実現したものです。
https://www.subarutelescope.org/Pressrelease/2017/10/16/j_index.html?utm_content=buffer4e8fb&utm_medium=social&utm_source=twitter.com&utm_campaign=buffer
『巨大ブラックホールの謎 宇宙最大の「時空の穴」に迫る』 本間希樹/著 ブルーバックス 2017年発行
200年前の驚くべき予言 より
ブラックホールを科学的な形で初めて提唱したのは、ジョン・ミッチェル(1724〜1793)という科学者です。ケンブリッジ大学で学んだあと、イギリスのソーンヒルという小さな町の教会で牧師を務めながら研究を続けていました。彼の研究分野は天文学だけでなく物理学や地震学など多岐にわたりますが、彼の名声をなによりも高めているのが、人類初の「ブラックホール」です。
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一般相対性理論の宇宙膨脹と、もう1つ、相対性理論から予想される重要な現象が「重力波」です。質量を持った物体が周りの時空を歪めることはすでに述べましたが、その物体が加速しながら運動すると、時空の歪みの様子が時々刻々変化し、それが波として伝播してきます。この「時空のさざ波」が「重力波」です。相対性理論が予言した数多くの現象のうち、重力波は21世紀に入るまで長い間観測することができませんでした。
しかし2016年の2月になって「人類史上初めて重力波が検出された」という大ニュースが世界を駆け巡りました。このニュースはテレビや新聞でも大きく報道されましたので、ご存じの読者の方も大勢いらっしゃると思います。
2個のブラックホール連星が合体して1個のより大きなブラックホールが形成される、というエキゾチックな現象により放出された重力波が、地球上で検出されたのです。ちょうど筆者がこの本を執筆中のできごとで、じつは当初は「重力波はまだみつかっていない」という原稿を書いていました。結果的には原稿を書きなおすはめになりましたが、一生に何回経験できるかわからないエキゾチックな発見に、一科学者として大きな興奮を覚えました。
さて、人類が初めて検出した重力波は、連星ブラックホールの合体に伴う重力波でした。具体的には、太陽の36倍の重さを持つブラックホールと29倍の重さを持つブラックホールが、お互いの周囲を公転しながら次第に近づいていき最終的に合体する、という現象から出たものだったのです。
このような、ブラックホールが合体してより大きなブラックホールにするという現象は、本書の主人公である「巨大ブラックホール」の成り立ちにも関連していると考えられており、天文学的にもたいへん興味深い現象が観測されたことになります。

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どうでもいい、じじぃの日記。
10月17日、アメリカのLIGOと欧州のVirgo(それぞれ重力波研究所)は、中性子星という天体同士が合体した際に生じる時空のゆがみ、「重力波」を初めて観測したと発表した。
中性子星というのは原子が押しつぶされて、中性子の塊になった状態で、角砂糖ひとつ分の体積で約10億トンもの重さになるのだそうだ。
何となく、ブラックホールの合体というのは、ガス同士の合体というのでイメージできるが、重い中性子星の合体となると、超新星の爆発を想像してしまう。
「一生に何回経験できるかわからないエキゾチックな発見に、一科学者として大きな興奮を覚えました」
ちょっと疑問ですが、中国に建設された世界最大の電波望遠鏡(直径500メートル)って、重力波がやってきた方角に望遠鏡を向けることができるんですか?