LIGOプロジェクトが新たな重力波探索を開始

O4として知られる最新のキャンペーンは5月24日に始まった。

7 年前、レーザー干渉計重力波天文台 (LIGO) の研究者らが重力波の最初の検出を報告しました。 現在、重力波候補のリストは 100 近くあります。

そして天文学者たちは、時空の構造の中で、巨大な物体の加速によって引き起こされるこうした波紋をさらに発見できると確信している。これらの波紋は、たとえば、大規模な合体のために互いに向かって螺旋を描きながら進む2つのブラックホールなどだ。

5 月 24 日、LIGO-Virgo-KAGRA (LVK) コラボレーションの最新の取り組みである Observation Run 4 (O4) が開始されました。 天文学者らは、新しくアップグレードされた重力波検出器により、O4 によって重力波と重力波を生成する物体を日常的に見ることができるようになることを期待しています。

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マサチューセッツ工科大学（MIT）の天体物理学者サルバトーレ・ヴィターレ氏は、「前回の実験で得たものから、中性子星が数か月ごとに1つ、（連星）ブラックホールが1週間または10日ごとに1つずつ発生すると予想している」と述べた。 、「連星ブラックホールを毎日か二日ごとに取得し、中性子星を毎週取得します。」

重力波は、アルバート・アインシュタインが1世紀前に構想したように、一般相対性理論の副産物です。 一般相対性理論では、空間と時間は織物のようなものだと考えられています。 すべての物体はその布地にへこみを残し、それを私たちは重力として認識します。 その世界では、2 つのブラック ホールの衝突などの外乱がファブリック全体に波紋を引き起こす可能性があります。 天文学者はレーザーベースの検出器を使用してそれらの波紋を見つけることができます。

LVK の名前が示すように、この協力は多方面にわたる取り組みであり、3 大陸にある 4 つの検出器を組み合わせています。LIGO の 2 つの検出器 (ルイジアナ州リビングストンとワシントン州ハンフォードにある 1 つ)。 イタリアのピサ南東のトスカーナ平野に広がるヨーロッパの乙女座。 そして中部日本の山の下にあるKAGRA。

残念ながら、O4 が始まると、LIGO のペアだけが完全に機能します。 乙女座は破損したミラーを修理する必要があり、不確実な期間非アクティブ化されたままになります。 一方、KAGRAは、再びオフラインになるまでわずか1か月間観察します。 目標の感度にはまだ達しておらず、運営者らは2024年末に再稼働することを期待している。

単一の重力波検出器では波の進行方向についての詳細が得られないため、天文学者は検出器の増設を望んでいます。 そのため、重力波の発生源を実際に三角測量するには複数の検出器が必要となる。 4 つすべてがあれば、天文学者は空のわずか数平方度まで発生源を追跡できます。 たった 2 台の探知機では、はるかに大きな空のくさびに捕らわれてしまいます。

「望遠鏡を持った友人に、望遠鏡を向ける場所を教えるのは今後ますます難しくなるだろう」とヴィターレ氏は語った。

— この突飛なアイデアが実現すれば、月で重力波を狩ることができるかもしれない

— 重力波を通して「本物の」ビッグバンを見る

— この種の最初の望遠鏡は重力波の発生源を探すことになる

しかし、検出器が 2 台でも、科学の恩恵を享受できる可能性があります。 感度が向上したことで、検出器はより弱い重力波やより遠くにある重力波を検出できるようになりました。 これは、科学者がより多くの事象を検出できることを意味します。

さらに多くの出来事が起こることで、彼らは、「彼らが見ているブラックホールはどこで形成される傾向があるのか​​?」という差し迫った疑問に答え始めたいと考えている。

おそらくブラックホールは銀河の内部で形成されたのでしょう。 おそらくそれらは、球状星団や矮小銀河の外側で形成されたのでしょう。 あるいは、おそらく、それらは原始的なもので、宇宙の始まりに未加工の空間で形成されたものです。

「この質問に答えるには、大規模なデータセットが必要です」と Vitale 氏は言います。

LVK の現在のスケジュールでは、O4 は 2025 年まで 18 か月間稼働することになっています。その後、重力波検出器はアップグレードとエンジニアリング作業のために停止し、2027 年頃に再び稼働し、5 回目の長期観測を開始します。

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Rahul Rao は、ニューヨーク大学 SHERP の卒業生で、フリーランスのサイエンス ライターとして物理学、宇宙、インフラストラクチャーを定期的に取材しています。 彼の作品は、Gizmodo、 Popular Science、Inverse、IEEE Spectrum、Continuum に掲載されています。 彼は趣味で電車に乗るのが好きで、『ドクター・フー』の生き残ったエピソードをすべて見ています。 彼はニューヨーク大学の科学・健康・環境報告プログラム (SHERP) でサイエンスライティングの修士号を取得し、ヴァンダービルト大学で英語と物理学を学び学士号を取得しました。

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