転載元:彡(゚)(゚)「・・・・・・重力波?」

1: 名無しさん@おーぷん 2016/12/17(土)16:28:41 ID:wjC

(´・ω・`)「うん、『重力波』のこと教えてよ」


彡(-)(-)「んなもん知っても何の役にも立たんやろ」


(´・ω・)「…まぁそうかも知れないけど、今年の初め頃話題になってなかった?」


彡(゚)(゚)「あぁ、”初めて重力波の直接観測に成功した”ってニュースや。
     重力波の存在が予言されてからちょうど100年目の発表だったこともあって話題になったんやな」


(´・ω・`)「それについて教えてよ。きうり3本あげるから」

no title
(#´・ω●)「3本もあるのに!」


彡;(゚)(゚)「本数の問題じゃないねん」


(´・ω・`)「じゃあ1本でもいい? 2本は僕が食べる」


彡(`)(´)「1本も要らんわ!」



 〜 彡(゚)(゚) と (´・ω・`) で学ぶ 『重力波』 〜







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(´・ω・`)「あ、停電だ」


2: 名無しさん@おーぷん 2016/12/17(土)16:35:17 ID:wjC

彡(゚)(゚)「重力波の説明をする前に、まずは『重力』がどんなものなのか理解しとかなアカンな」


( ´-ω-` )「地球に立っていられるのは重力のおかげでしょ? 僕が手を離したらきうりが落ちるのも重力のせいだし」モシャモシャ


彡(゚)(゚)「食うか喋るかどっちかにしろや(それは重力を力として見た場合の概念やな)」

彡(-)(-)「重力波を理解するには重力を別の側面から見る必要があるんやで」


(´・ω・`)「別の側面って、力以外の意味があるの?」


彡(゚)(゚)「せやで。重力ってのはいわば『空間のゆがみ』なんや。
     まぁ本当は『時空(時間と空間)のゆがみ』なんやけど、今回は空間だけに着目した話にしとくで」


(´・ω・)「……???」


彡(-)(-)「何言っとるのか分からんやろな。でもしゃーない、そういうもんなんや」

彡(゚)(゚)「”質量は空間をゆがませ、空間のゆがみは重力という形で作用する”って考えときゃええ。
     アルバート・アインシュタインによる『一般相対性理論』から導かれる考え方や」

彡(゚)(゚)「これを説明するにはよくこういう図が使われるで。どこかで1回くらいは見たことあるんやないか?」

no title



(´・ω・`)「見たことあるような、ないような」


彡(゚)(゚)「本来空間のゆがみってのは3次元の話なんやけど、それを無理やり2次元で表現したのがこの図や
     質量の大きなものほど面を大きくゆがませて、ゆがみで生まれた傾斜によって落ちるってことや」


(´・ω・)「その傾斜に沿って落ちようとする力が重力なんだね」




4: 名無しさん@おーぷん 2016/12/17(土)16:38:29 ID:wjC

(´・ω・`)「……で、どういうこと?」


彡(゚)(゚)「要は”重力と空間のゆがみはコインの表と裏のようなもの”って話や。
     重力があれば空間はゆがむし、空間がゆがんでいればそこに重力が発生しとるんや」


(´・ω・)「どちらかが変わればもう一方も変わるんだね」


彡(゚)(゚)「そう考えておけば問題無いで。
     ただし今回はそこまで話さんけど、実際には時間の進み方も密接に関わるから注意や」


(´‐ω‐)「重力は時間にも空間にも影響を与えるんだね」

(´・ω・)「じゃあ漫画とかでたまに重力を操るキャラが出てきたりするけど、あれって…」


彡(゚)(゚)「もし重力を自由自在に操れるとしたら時間や空間も思うがままやな。
     少し使い方を工夫すればほぼ何でも思い通りに操れるはずや」


(´・ω・)「強そう(小並感)」


彡(゚)(゚)「重力が作用する向きを変えれば何でも好きな方向に落とせるわけやし、
     重力に伴う時空のゆがみを利用すれば空間をねじ曲げたり時間の進み方を遅くしたりもできるわけや」

彡(-)(-)「空を飛ぶ、物を投げる、敵を自重で潰れさせる、空間を曲げて何でも避ける、時間の進み方を変えてやりたい放題や。
     物体を操るなら対策もあるやろうけど、物体が存在する空間や時間を操るんやから抵抗のしようが無いやろな」


(;´・ω・)「ちょっと強すぎるね」


彡(゚)(゚)「これほど単純かつ強力で応用の効く能力は他に無いやろな」




5: 名無しさん@おーぷん 2016/12/17(土)16:42:15 ID:wjC

彡(゚)(゚)「重力についてはなんとなく分かったやろ?」


(´・ω・`)「重力と空間のゆがみはセットになってるんだね」


彡(゚)(゚)「せやな。ほんで重力波を理解するにはもう一つ重要な物理のルールがあるんや。
     ”この宇宙で起こる物理現象は基本的に光速を超えない”というものやで」


(´・ω・)「『光速』ってどれくらいの速さだっけ?」


彡(゚)(゚)「秒速約30万kmや。よく例えられるのは1秒で地球を7周半できる速さってやつやな」


(´・ω・)「速いねぇ。でも重力波と何の関係があるの?」


彡(゚)(゚)「重力も物理現象の一つやから物理のルールには従わなきゃならん。
     つまり”重力が伝わる速度も光速を超えない”という制約が課されるわけやな」


(´・ω・`)「伝わる速度って…重力は一瞬で伝わるものじゃないの?」


彡(゚)(゚)「昔は一瞬で伝わるものだと考えられとったが、その常識もアインシュタインによって覆されたんや。
     今では”重力も光速(或いはほぼ光速)で伝わる”とされとる」

彡(゚)(゚)「重力そのものさえ伝わるのに時間が掛かってしまうということは、
     ”重力源に何かしらの変化があると、その変化も時間を掛けて広がるように伝わる”ということや」

彡(^)(^)「この重力の変化が時間を掛けて広がる現象こそが『重力波』なんや!」




9: 名無しさん@おーぷん 2016/12/17(土)22:04:28 ID:vei

重力波か
たしかにニュースにはなってたけど全然意味わからんかったわ




13: 名無しさん@おーぷん 2016/12/18(日)15:58:48 ID:gHF

(´・ω・`)「重力波なんや!…て言われても、なんだかイメージできないや」


彡(゚)(゚)「イメージなんて簡単や。船が動けば波が発生するやろ? 船が重力波源、水面の波が重力波だと考えりゃええ。
     水面の波は2次元の平面を揺らす波で重力波は3次元の空間を揺らす波という違いはあるんやけどな」


(´‐ω‐)「そっか、何かの動きで波が生まれて時間を掛けて伝わるのは同じなんだね」

(´・ω・`)「でも水面の波は船が動けば生まれるけど、重力波はどうしたら生まれるの?」


彡(゚)(゚)「それも船と同じや、”質量やエネルギーが動けば重力波が発生する”で」

彡(-)(-)「まぁ動くと言うのは厳密には『加速度運動』のことなんやけどな。
     速度や進行方向を変えるには加速度運動が必要やから動けば発生すると言っても間違いではないやろ」


(´・ω・)「じゃあ僕が歩くだけでも重力波が生まれるの?」


彡(゚)(゚)「もちろんや。歩くには足を交互に加速させたり減速させたりしなきゃならんし、歩き始めと歩き終わりも加速度運動や」

彡(^)(^)「野球選手がバットを振った時も、ボールを打った時も、一塁に向かって走り出した時も、
     果てには尻から出たウンコが落下する時も同じように重力波が発生しとるんやな」


(´・ω・)「意外とそこらじゅうで発生してるものなんだね」


彡(-)(-)「と言ってもその程度で発生する重力波は弱すぎて誰も感知できないんやけどな。残念や」


(;´・ω・)「誰かがウンコしたときの重力波をいちいち感知しちゃうなんて嫌だよ」




14: 名無しさん@おーぷん 2016/12/18(日)16:03:13 ID:gHF

(´・ω・`)「そう言えば重力波はどんな形で伝わって来るの? 船が作った波なら水面が上下するけど」


彡(゚)(゚)「そこで”重力と空間のゆがみはコインの表と裏のようなもの”という性質が重要になるわけやな」

彡(^)(^)「重力波は重力の変化とともに空間のゆがみ方の変化、すなわち”空間の伸び縮み”として伝わって来るんや」


(´・ω・`)「…うん、また意味わかんないや」


彡(゚)(゚)「文字で書かれて理解できる人の方が少ないやろな。無理やり図化すればこんな感じや」

no title


彡(゚)(゚)「重力波は”ある方向に空間が伸びて直交方向には縮む”という形で現れるんやな」

彡(゚)(゚)「ほんで空間にはゴムのような弾性があるから図のように伸び縮みも連続するんや。
     ある方向に伸びた後は逆に縮み、直交方向では縮んだ後に伸びるというのを繰り返すことになるで」


(´・ω・)「重力波が通って空間が伸びたり縮んだりすると僕らになにか影響はあるの?」


彡(゚)(゚)「特に無いで。空間がゆがむと”その空間に存在する物体ごと伸び縮みする”んやけど、
     体感できるほど大きな変化はまずあり得ん」


(´‐ω‐)「なんだ、何か影響受けちゃうのかと思った」


彡(-)(-)「ワイらは元より重力に縛られて生きとるからな。それと比べると重力波による変化は微々たるものなんや」


(´・ω・)「僕らを縛ってるっていうのは地球の重力のこと?」


彡(゚)(゚)「地球だけやないで。月からも太陽からも、銀河からも常に重力を受けとる。
     言い方を変えれば”元からゆがんだ空間の中に居る”わけで、さらに微妙にゆがんだところで全く問題無いんや」




15: 名無しさん@おーぷん 2016/12/18(日)16:06:04 ID:gHF

(´‐ω‐)「重力波が来ても僕らは何も感じないんだね」

(´・ω・`)「でもそんな小さなものでも観測は成功したんだよね?」


彡(^)(^)「せやで。”2015年9月14日に初めて重力波が直接観測された”んや。
     アインシュタインによって重力波の存在が予言されてから99年後の出来事やな」

彡(゚)(゚)「ちなみに重力波の観測に成功したと発表されたのが2016年2月12日。これで予言から100年や」


(´・ω・)「観測してからすぐには発表しなかったんだね。まさかちょうど100年に合わせる為に…」


彡(-)(-)「わざと遅らせたなんてことは無いはずやけど、キリが良いという意識はあったやろな」


(´‐ω‐)「まぁ侵略企んだ時のおにいちゃんじゃあるまいし、そんな茶番はさすがに無いよね。
     あの時なんて僕らになりすましてコンマ数秒で返事しt…」

no title

(#´・ω×)「関係ない話でした、すいません…」


彡(-)(-)「それはええとして、観測でデータを得たからと言ってすぐ公表するわけにもいかんのが物理や天文の世界や」

彡(゚)(゚)「誤計測ではないのか、どこから来た重力波なのか、発生源はどんな物なのか、
     そういった調査するのに時間が掛かって公表が今年になってしまったんやな」




17: 名無しさん@おーぷん 2016/12/18(日)18:49:47 ID:Whx

>>14
遺影の動きキモE
てかこれこのスレのためにわざわざ作ったんか?




19: 名無しさん@おーぷん 2016/12/18(日)22:45:18 ID:gHF

>>17
せやで
結構重くなったんやけどちゃんと動いたみたいでなにより




20: 名無しさん@おーぷん 2016/12/18(日)22:52:27 ID:mKR

>>19
おつやで




22: 名無しさん@おーぷん 2016/12/19(月)01:20:20 ID:ZQh

イッチのやる気が感じられる良作




26: 名無しさん@おーぷん 2016/12/19(月)20:05:54 ID:Eb8

(´・ω・`)「それにしても存在が予言されてから観測するまで100年近く掛かっちゃったんだね。
     どうしてそんなに時間が掛かったの?」


彡(゚)(゚)「重力波を観測するにはさっき説明したような空間の伸び縮みを検出すればええんやけど、
     その変動幅が小さ過ぎて観測が難しかったんや」

彡(-)(-)「今回検出された重力波というのも”振幅が10^-21程度の空間の伸び縮み”を捉えたものなんやで」


(´・ω・)「……??」


彡(゚)(゚)「『振幅』ってのは空間の伸び縮みの大きさや。
     振幅0なら変化無し、振幅0.5なら長さが1.5倍に伸びたり0.5倍に縮んだりするってことやで」


(´・ω・)「10^-21って言うのは?」


彡(゚)(゚)「10のマイナス21乗。書き方を変えれば0.000000000000000000001やな。
     振幅が10^-21の空間の伸び縮みというのは”地球を780億個並べた長さが約1mm伸び縮みする”ってことになるで」

(;´・ω・)「えぇ…よくそんな小さな伸び縮みを捉えられたね」


彡(゚)(゚)「100年間でそれだけ技術が進歩したってことやな。
     この重力波を観測したのは『LIGO』(※1)と呼ばれる重力波観測施設や」

彡(^)(^)「ここには巨大な『レーザー干渉計』が設置されとる。これでほんのわずかな空間の伸び縮みを捉えたんや」



※1:『LIGO(ライゴ)』

アメリカ合衆国内の2箇所(ワシントン州とルイジアナ州)にある重力波観測施設の通称。2002年に運用が開始されている
改良工事を経て2015年に「Advanced LIGO」として運転を再開し、史上初となる重力波の直接観測に成功
件の重力波が観測されたのは公式な運用が開始される前の試運転中だった




27: 名無しさん@おーぷん 2016/12/19(月)20:10:41 ID:Eb8

(´・ω・`)「『レーザー干渉計』ってなに?」


彡(゚)(゚)「1本のレーザー光を2本に分割してからもう一度重ね合わせて干渉の様子を調べることで、
     2本のレーザー光が通った空間にどんな違いがあるのかを導き出すための装置や」

彡(゚)(゚)「干渉計にもいろいろ種類があるんやけど、LIGOで使われとるのはこういう仕組みや」

no title



(;´・ω・)「結構複雑だね」


彡(゚)(゚)「干渉計は光が持つ波の性質を利用するんやな。
     まず1本のレーザー光をビームスプリッターと呼ばれる特殊な鏡に当てるんや」


(´・ω・)「ビームスプリッター?」


彡(゚)(゚)「ビームは分かるやろ? 光線のことや。スプリットは割るとか裂くという意味やな。
     野球の変化球でスプリットと呼ばれるものも、人差し指と中指の間を裂くようにして握ることからそう呼ばれとるやろ?」


(´・ω・)「じゃあ光を裂くの?」


彡(゚)(゚)「せや、当たった光の半分を反射して残り半分をそのまま通すのがビームスプリッターの役目やな。
     これによって1本のレーザー光が2本に分割されるわけや」

彡(゚)(゚)「分かれた2本のレーザー光はそれぞれ進んだ先で鏡に当てて跳ね返し、
     戻ってきた所を合流させてまた1本のレーザー光に戻すんや」




28: 名無しさん@おーぷん 2016/12/19(月)20:15:14 ID:Eb8

(´・ω・`)「1度分割したのに元に戻しちゃうの?」


彡(-)(-)「せやで。一見意味が無さそうに見えるかも知れんが、ここでさっき言った”光が持つ波の性質”の出番やな。
     2つの同じ波を合成すると重ね方によって打ち消し合ったり強くなったりするという性質や」

彡(゚)(゚)「2本のレーザー光は元々1本の光を分けたもので、いわばコピーやから当然同じ波になっとる。
     干渉計はこの2本のレーザー光が合流する時に打ち消し合うよう設計されとるんやな」


(´・ω・)「打ち消し合うってことは光は消えちゃうの?」


彡(゚)(゚)「何の外的要因も無ければ消えるはずやな。ここで重力波がどんな形で現れるかを思い出してみるとええ」


(´‐ω‐)「空間の伸び縮みだよね」


彡(゚)(゚)「せや、重力波は”ある方向に空間が伸びて直交方向には縮むのを繰り返す”という形で現れるんや。
     それが干渉計を通過すると次の図のようになるで」

http://i.imgur.com/Qbwt4Mb.gif


(´・ω・)「空間がゆがむと、2本に分かれたレーザー光の通る距離が変化するんだね」


彡(゚)(゚)「片方は普段より長い距離を進んで、もう片方は短い距離を進むことになるんやな。
     そうすると2本のレーザー光が合流する際にズレが生じて打ち消し合わなくなるんや」


(´・ω・)「光の波がぴったり重ならなくなっちゃうんだね。打ち消し合わないわけだからレーザー光は明るくなるの?」


彡(゚)(゚)「せやで。重力波は空間の伸び縮みが連続するわけやから、
     ”レーザー光が明るくなったり暗くなったりを繰り返す”様子を検知すれば重力波の観測成功ってわけや」


(´‐ω‐)「すごく小さな変化でも工夫すれば捉えられるものなんだね」




30: 名無しさん@おーぷん 2016/12/19(月)21:21:52 ID:mrV

文字通り天文学的数字すぎて頭がついてこーへん




32: 名無しさん@おーぷん 2016/12/19(月)23:14:39 ID:qXc

0.000000000000000000001←わからない
地球を780億個並べた長さが1mm伸び縮み←もっとわからない
それを捉えた←ファッ!?




41: 名無しさん@おーぷん 2016/12/20(火)21:00:42 ID:DVg

(´・ω・`)「ところで、例の重力波はどうやって発生したものなの?」


彡(゚)(゚)「例の重力波ってのは『GW150914』(※2)のことやな?
     GW150914は”ブラックホール同士の合体”によって発生した重力波なんや」


(´・ω・)「ブラックホールが合体…?」


彡(-)(-)「やたら重いだけであって、ブラックホールも所詮天体の一種や。
     ”ブラックホール同士が出会い、互いの重力で引き寄せ合って合体してしまう”なんてことも時には起こるんやな」

彡(゚)(゚)「GW150914の発生源は”質量が太陽36個分と29個分の2つのブラックホールの合体”だとされとる。
     合体した後は太陽62個分の質量を持つ1つのブラックホールになったみたいやな」


(´・ω・`)「36個分+29個分で62個分? 計算合わないけど…」


彡(゚)(゚)「せやな、合体後のブラックホールが太陽3個分軽くなっとる。
     この”太陽3個分の質量が重力波として放出された”んやな」


(´・ω・)「質量が…重力波で…え?」


彡(゚)(゚)「ブラックホールが合体する時は”重力波の形でエネルギーを放出することで互いの距離を縮めてゆく”んや。
     まぁ別にブラックホールじゃなくても同じ現象は起こるんやけど、元の質量が大きければ放出量も多いわけやな」

彡(-)(-)「ほんでもって質量はエネルギーに変換可能やから、
     ”重力波を出すのにエネルギーを使った分だけブラックホールの質量が減った”ということや」



※2:『GW150914』

LIGOによって初めて直接観測された重力波の名前
GWはGravitational Wave、150914は2015年9月14日に観測されたことを示す
あまり話題になっていないが、初観測から約3ヵ月後に2例目となる「GW151226」も観測されている




42: 名無しさん@おーぷん 2016/12/20(火)21:04:10 ID:DVg

(´・ω・`)「エネルギーを使った分だけ軽くなるって、走って痩せるみたいな話だね」


彡(゚)(゚)「感覚としてはそれに近いかもしれんな。重力波放出ダイエットで太陽3個分減量したわけや」


(´・ω・)「でも元が太陽何十個分とかだし、たいして減ってないようにも見えるけど」


彡(-)(-)「そう感じるかも知れんが質量が持つエネルギーは莫大や」

彡(゚)(゚)「条件にもよるんやけど”1円玉1枚をエネルギーに変換すると東京23区を吹っ飛ばせる量の火薬に匹敵する”
     と言えば太陽3個分がいかに桁ハズレなエネルギー量か分かるやろ」


(;´・ω・)「そんなに大きなエネルギーが重力波として放出されたの?
     でも観測してなきゃ気づかない程小さな影響しか受けなかったんだよね?」


彡(゚)(゚)「それほど弱くなるのは”重力波の発生源が遠い”のと”重力という力があまりにも弱い”のが原因やな」


(´・ω・)「発生源のブラックホールは地球から離れてるの?」


彡(゚)(゚)「”GW150914は約14億光年先から届いた”とされとる。
     受ける重力の強さは発生源との距離の2乗に反比例するから重力波の影響も微弱なものになるんやな」


(´・ω・)「光の速さで14億年かかる距離ってことだよね?
     重力も光速で伝わるって話だったから、重力波も14億年かけて地球まで来たの?」


彡(゚)(゚)「そうなるわな。ワイらの居る天の川銀河の直径が10万光年、
     お隣のアンドロメダ銀河まで250万光年と考えると、とてつもなく遠い場所からの長旅だったんやな」




43: 名無しさん@おーぷん 2016/12/20(火)21:09:02 ID:DVg

(´・ω・`)「じゃあそもそも重力があまりにも弱いって言うのは?」


彡(-)(-)「重力は自然界に存在する4種類の力のうちの1つなんやが、他3つと比べて格段に弱いんやな」


(´・ω・)「ヤツは四天王の中でも最弱…的な?」


彡(゚)(゚)「四天王に名を連ねていいのか疑問なくらい圧倒的に弱いんやで。
     正確な数字は知らんが”性質が似ている電磁気力でさえ重力の10^37倍ほど強い”とされとる」


(´・ω・)「10の37乗…?」


彡(゚)(゚)「そのまま算用数字で書けば10000000000000000000000000000000000000になるで」


(;´・ω・)「さっきも10^-21とかあったけど、メチャクチャな数字ばっかり出てくるよね…
     ていうか電磁気力ってそんなに強いの?」


彡(-)(-)「電磁気力はなかなか本領を発揮できない(※3)から数字通りの差を体感するのは無理やけどな」

彡(゚)(゚)「せやけど、床に置いた画鋲や釘に上から磁石を近づけてみれば力の差は歴然だと分かるで。
     画鋲や釘は磁石にくっつくいて簡単に持ち上がるはずや」


(´・ω・)「当たり前だよね」


彡(゚)(゚)「当たり前に感じるやろうけど、これは”小さな磁石の生む磁力が地球1個分の重力に勝っている”という事実を表しとる。
     重力ってのはそれほど弱い力なんやな」



※3:電磁気力はなかなか本領を発揮できない

重力は引力のみで斥力(引力とは反対に引き離すよう作用する力)が働かないのに対し、
電磁気力にはどちらも存在するため、集まって塊になるとその中で打ち消し合ってしまい外部に及ぼす力は弱まってしまう
力が打ち消し合わないように加工された物体の一例が磁石




44: 名無しさん@おーぷん 2016/12/20(火)22:13:27 ID:jYk

>>43
この磁石が地球に勝ってるって話聞いてなんとなく凄い事知った気分やわ




45: 名無しさん@おーぷん 2016/12/20(火)23:52:56 ID:fT2

はえ〜すっごく為になる…




46: 名無しさん@おーぷん 2016/12/21(水)00:27:05 ID:IQ2

>>43
0多すぎて目チカチカする




50: 名無しさん@おーぷん 2016/12/21(水)19:29:19 ID:9n5

(´‐ω‐)「重力って強いように感じてたけど、他の力と比べたら全然なんだね」

(´・ω・`)「でもそんなに弱い力を100年もかけて捜して…重力波なんて観測してなんになるの?」


彡(゚)(゚)「身近には感じられんやろうけど、”重力波を観測できるようになったのは物理や天文の世界にとって革命”なんやで。
     某野球ゲームで例えるならすけすけゴーグルを手に入れたようなもんや」


(´・ω・)「…よくわかんないけど何がそんなに凄いの?」


彡(゚)(゚)「何が凄いのかは図と一緒に説明するで」

no title


彡(゚)(゚)「今まで人類は宇宙の観測のほとんどを『電磁波』に頼ってきたんや。
     望遠鏡や人工衛星も電磁波を捉えることで役目を果たしとる」


(´・ω・)「電磁波ってなんだっけ?」


彡(゚)(゚)「ワイらが目にする可視光線、さらに赤外線や紫外線、電波、X線。どれも電磁波の一種やな」


(´・ω・)「宇宙の観測どころか僕らの生活も電磁波に頼りきりだね」


彡(-)(-)「そんな便利な電磁波やけど、”簡単に遮られてしてしまう”という弱点があるんや。
     そこで重力波の出番というわけやな」




51: 名無しさん@おーぷん 2016/12/21(水)19:32:40 ID:9n5

(´・ω・)「遮られるって言うと?」


彡(゚)(゚)「単純な話や。目を閉じれば何も見えないやろ? 目蓋が可視光線を遮ってしまうからやな」


(´・ω・`)「どれどれ」


(´-ω彡(⊃)(⊂)「イタァイ!」

no title

(#´・ω◎)「おにいちゃんは目蓋無さそうだから手で遮ってあげようかと思って…」


彡(`)(´)「余計なお世話や!」


(´・ω・)「でも可視光線は手で簡単に遮られるってことだね。赤外線とか電波とかも同じように遮られるの?」


彡(゚)(゚)「どんな物で遮られるかは波長によって異なるで。
     けど電磁波である限り何らかの障害物には当たるし、宇宙はそういった障害物に溢れとる」

彡(゚)(゚)「電磁波による宇宙の観測は”壁に開いた穴から外を眺めるようなもの”なんや」




52: 名無しさん@おーぷん 2016/12/21(水)19:35:41 ID:9n5

(´・ω・`)「重力波は遮られたりしないの?」


彡(゚)(゚)「通り道に何かがあってもお構いなしに突き進むで。
     電磁波が物質にぶつかってしまうのに対して重力波はすり抜けられるんや」


(´・ω・)「じゃあ今まで電磁波で観測できなかった物も観測できるようになるの?」


彡(^)(^)「せやで。障害物があったり電磁波を発しなかったり。そういった天体も重力波でなら観測できるかもしれん」

彡(゚)(゚)「現にさっき挙げたブラックホール同士の合体も電磁波による観測では未発見だったんや。
     それが実在すると確認できたことも大発見なんやで」


(´・ω・)「今まで見つかってなかったんだね」


彡(゚)(゚)「そらそうや。電磁波では見えんから重力波の検出をもって初めて”ブラックホールが見えた”ことになるんや」

彡(-)(-)「ブラックホールは観測が困難であるが故に研究もなかなか進まんでな。天体の最後の砦とも言える存在や。
     それを事細かに観測できるようになるかも知れんのやから大きな期待が掛かるのも分かるやろ?」


(´‐ω‐)「重力波を利用すれば研究が一気に進むかもしれないんだね」


彡(゚)(゚)「せやな。ブラックホールの研究をはじめ様々な分野に注目が集まっとるで」




53: 名無しさん@おーぷん 2016/12/21(水)19:39:32 ID:9n5

(´・ω・`)「重力波のおかげで他にも分かったりすることがあるの?」


彡(゚)(゚)「色々あるで。期待されとるものの例を挙げるとこんな感じや」


◆この宇宙がどうやって生まれたのか

宇宙は「ビッグバン」で始まり、約38万年後の「宇宙の晴れ上がり」と呼ばれる時期から今のような姿になったとされるが、
その間に何が起こっていたのかは電磁波観測が通用せず予測しかできないのが現状
しかし同時期に進んだ宇宙の急激な膨張により「原始重力波」が放出されていたと見られており、
この重力波の痕跡を見つけられれば宇宙の晴れ上がり以前に何があったのかを解明する手掛かりになる


◆重力の真の正体

重力は重力子(グラビトン)と呼ばれる粒子を介して伝わると考えられているが、
重力子は1種類だけなのか、質量はあるのかゼロなのか或いは両者が混在しているのか、といった正体はまだ判明していない
「1種類だけで質量ゼロ説」が最有力だが、重力波の観測が進めば解決の糸口も見えてくる


◆ブラックホールの成長の謎

ブラックホールは質量の大きな恒星が寿命を終えた後の姿であり、誕生時の質量はせいぜい太陽10個分とされる
しかし実際に見つかるのは太陽数十万個分以上の質量を持つものが多く、誕生からそこに至るまでの成長過程には謎が多い
重力波によりブラックホール同士の合体という成長の瞬間も確認されたため、この謎への一つの回答として期待されている


◆超新星爆発の謎

超新星爆発は質量の大きな恒星が寿命を終える瞬間に起こす爆発現象で、ブラックホールが誕生する瞬間でもある
発する光が強く遠くからでも見つけられる反面、強すぎる光と遠すぎる距離のせいで内部で何が起こっているのかは観測できない
重力波の観測技術が発達すれば爆発の瞬間に何が起きてどのようにブラックホールが生まれるのかも判明する可能性がある


◆一般相対性理論がどこまで正しいのか

アルバート・アインシュタインによる一般相対性理論は弱い重力の中での物理現象は完璧に説明できるが、
ブラックホール付近など極端に重力が強い環境でも通用するかどうかは検証のしようがなかった
しかし今回の重力波観測によって重力が強い環境の中でも大きな矛盾は無いことが判明し、
今後の観測次第でさらに細かい部分まで検証が進むと見られる




54: 名無しさん@おーぷん 2016/12/21(水)20:29:53 ID:Xqp

>>53
ブラックホールの成長って物質吸い込んで重くなっていくんじゃないんか?




55: 名無しさん@おーぷん 2016/12/21(水)21:09:04 ID:9n5

>>54
ブラックホールって物質吸い込みまくるイメージあるけど、実は吸い込むのヘタクソで成長はゆっくりなんや
しかも時間当たりに吸い込める量には上限があるんやね

でも実際にはそれらの制約を超えたペースで成長したとしか思えないような超重量級ブラックホールが存在しとる
そこで「ブラックホール同士で合体して飛び級成長してるんやないか?」って説が唱えられたんやけど実例は確認されてなかったんやね

それが重力波で観測されて本当に合体が起こってると証明されたわけや




58: 名無しさん@おーぷん 2016/12/22(木)01:09:22 ID:e1n

はえ〜すっごいSS




63: 名無しさん@おーぷん 2016/12/22(木)12:47:23 ID:4z9

つまり重力波ってのは空間が微妙に伸び縮みしてるってことなんか?




65: 名無しさん@おーぷん 2016/12/22(木)21:00:31 ID:g8j

>>63
そう考えておけば問題ないはずや
ただし前のほうで注意書き入れた通り、本来は空間だけじゃなく時間にも影響するで
そこまで話すとかなりややこしいから今回は空間の話に限定しとるけど




66: 名無しさん@おーぷん 2016/12/22(木)21:03:12 ID:g8j

(´・ω・`)「重力波に期待が掛かるのは分かったけど、結局は細かく観測できなきゃ意味ないよね。
     さっき言ってたLIGOでようやく捉えた程度なのにもっと細かい観測なんてできるの?」


彡(゚)(゚)「可能になると断言してもええ。研究者たちはとっくに次の段階へ向けて動き出しとるからな」

彡(゚)(゚)「今目指しとるのは”地球レベルでの重力波観測ネットワークの構築”や。
     観測施設を増やして共同で研究を行うことで精度を高めるのが狙いやな」


(´・ω・)「観測施設を増やすと精度が上がるの?」


彡(゚)(゚)「1台のスピードガンで球速を測るより複数台で測って平均した方が誤差が減るのと同じ理屈や。
     それぞれの観測地点が離れていれば発生源の位置の特定精度も向上するで」


(´・ω・)「離れた場所で観測すれば発生源の位置がわかるの?」


彡(゚)(゚)「光速とはいえ重力波も時間を掛けて伝わるものやからな。
     ”離れた地点で重力波が通る時間差を調べれば重力波がどの方向から来たのかを特定できる”んや」

彡(゚)(゚)「これは2箇所より3箇所、3箇所より4箇所で観測した方が圧倒的に有利になるんやな」


(´・ω・)「じゃあいろんな国で観測できた方がいいんだね」


彡(゚)(゚)「せやな。実際にLIGOと同じような重力波観測施設が世界中で建設されとるんや。
     ドイツのGEO600、イタリアのVIRGO(※4)、インドにLIGOと同じものを作ろうって計画もあるで」

彡(^)(^)「さらに日本にも観測施設が作られとるんやな。岐阜県の神岡鉱山にある『KAGRA』や」



※4:VIRGO(ヴィルゴ)

イタリアに建設された重力波観測施設の通称
VIRGOによる重力波検出はまだ成されていないが、LIGOと連携して重力波の解析を担当した
規模はLIGOよりやや小さいものの、感度向上の為の調整を経ることで同等の観測精度が得られる予定




67: 名無しさん@おーぷん 2016/12/22(木)21:06:34 ID:g8j

(´・ω・`)「KAGRA…? 聞き覚え無いや」


彡(゚)(゚)「聞いたこと無くてもしゃーないやろな。まだ本格始動前やし」

彡(^)(^)「せやけどKAGRAはこれからの重力波観測においてキーマンになり得る存在や。覚えておいて損は無いで」


(´・ω・)「そんなに凄いの?」


彡(-)(-)「そらぁ”世界で最も精度の高い重力波観測施設になるかもしれない”んやからな。
     KAGRAには他の観測施設には無い長所があるんや」


(´・ω・)「どんな長所?」


彡(゚)(゚)「1つ目は”地下深くに建設されている”点やな。
     KAGRAがあるのは神岡鉱山の地下200m付近で、地上に多いノイズの影響を受けにくいんや」


(´・ω・)「ノイズの影響ってそんなに大きいの?」


彡(゚)(゚)「重力波捜しの最大の敵はノイズだと言われるほどや。まぁ物理学全般に言えることやけどな。
     小さな地震や車や風、人が歩く振動さえもノイズの原因になってしまうんやで」


(;´・ω・)「繊細なんだね」


彡(-)(-)「そういったノイズが一度入ってしまうと後から取り除くのは大変なんや。
     LIGOやVIRGOは地上の施設やからノイズが多くて苦労しとるみたいやな」

彡(゚)(゚)「一方KAGRAは地下深くにあって、地上からのノイズが入りにくい分観測精度も高くなるというわけや」




68: 名無しさん@おーぷん 2016/12/22(木)21:09:27 ID:g8j

(´・ω・)「他にも何か長所はあるの?」


彡(゚)(゚)「もう1つの大きな長所は”レーザー干渉計に使う鏡を極限まで冷やす”点やな。
     この鏡ってのは分割されたレーザー光を反射してUターンさせるのに使われる鏡のことや」


(´・ω・)「鏡を冷やすのが長所?」


彡(゚)(゚)「せやで。さっき最大の敵はノイズだと話したやろ?
     実は観測装置自体もノイズの発生源になっとって、その一部は鏡の振動によるものなんや」


(´・ω・)「鏡が振動するの?」


彡(゚)(゚)「干渉計の鏡の役目はレーザー光の反射やけど、100%完全に反射するのは無理や。
     わずかに反射しきれなかった分は熱として鏡に蓄積されていくんやな」

彡(゚)(゚)「そうして鏡の温度が上がると熱振動を起こしてしまって鏡自体がノイズ源になるんや。
     さらに鏡を吊るす部材にも熱が伝わって振動を起こして…という風に連鎖的にノイズが生まれてしまうんやな」


(´・ω・)「じゃあ鏡を冷やしちゃえ!ってこと? 結構単純な発想だね」


彡(゚)(゚)「発想は単純かもしれんが実現するのは大変なんや。
     ”KAGRAの鏡は約-253℃まで冷却される”んやで。絶対温度で約20度という超低温や」


(;´・ω・)「そんなに冷やさなきゃいけないの?」


彡(゚)(゚)「理論上は冷やせば冷やすほど精度が上がるんや。この低温鏡を実現できるのはKAGRAだけやし、
     この技術によってLIGOやVIRGOと同等あるいはそれらを上回る精度を実現するんや」




69: 名無しさん@おーぷん 2016/12/22(木)21:12:22 ID:g8j

(´・ω・`)「なるほどね。でもKAGRAはまだ本格始動前なんだっけ」


彡(゚)(゚)「今年春に試験運転が行われて今は調整段階や。本格的に観測が開始されるのは2017年度内の予定やな」


(´・ω・)「来年度か。意外とすぐだね」


彡(゚)(゚)「同じく2017年頃にアメリカのLIGOの観測感度が予定値に達してようやく本気を出すんや。
     イタリアのVIRGOも近々調整を終えて再始動する予定やな」

彡(^)(^)「そこに日本のKAGRAが加わって地球規模の重力波観測ネットワークが出来上がるというわけや」


(´‐ω‐)「じゃあ来年度にはもう重力波に関するビッグニュースに期待できるかもしれないんだね」


彡(゚)(゚)「せやな。大きな成果が得られれば次の段階へもスムーズに進めるかもしれん」


(´・ω・)「次の段階?」


彡(゚)(゚)「地球で成功したら次は宇宙や。”重力波観測そのものを宇宙でやってしまおう”って構想もあるんやで。
     ヨーロッパの『eLISA計画』や日本の『DECIGO計画』などやな」

彡(゚)(゚)「どちらもまだ構想段階とはいえ、宇宙空間なら地上のようなノイズも無いし、
     基線長(※5)も比べ物にならないほど長くできるから重力波観測にうってつけなんやな」



※5:基線長

レーザー干渉計の腕の長さのこと。望遠鏡でいう「口径」にあたり、これが長いほど小さな重力波も捉えられるようになる
LIGOは4km、VIRGOとKAGRAはそれぞれ3kmの基線長を持つが、
DECIGO計画では1000km、eLISA計画では100万kmの基線長を持たせる構想




71: 名無しさん@おーぷん 2016/12/22(木)21:15:18 ID:g8j

(´・ω・`)「重力波のこと、なんとなくわかってきたよ」


彡(゚)(゚)「観測されたばかりやから細かい部分はまだまだ検証が必要やけどな」


(´・ω・)「でも間違いなくこれから発展していく分野なんでしょ?」


彡(^)(^)「せやで。アインシュタインの予言から100年、ようやく『重力波天文学』の時代が幕を開けたんや。
     これからいろんなことが明らかになっていくはずやな」


(´‐ω‐)「じゃあ僕も早めに始めておかないと…」


彡(゚)(゚)「なんや、今から勉強して研究者にでもなるんか?」


(´・ω・`)「『重力波きうり』を売り出すんだよ。ブラックホールの重力波を浴びてて、振れば重力波を出せるきうりだよ」

(´^ω^`)「嘘はついてないから詐欺じゃないし、重力波の話が当たり前に知られるようになる前ならきっと売れるよ」


彡(゚)(゚)「…………」


no title


     〜 おわり 〜




74: 名無しさん@おーぷん 2016/12/22(木)21:31:56 ID:PH8

乙やで〜




75: 名無しさん@おーぷん 2016/12/22(木)21:37:23 ID:K9p

おつやで
面白かった




73: 名無しさん@おーぷん 2016/12/22(木)21:19:44 ID:Ekn

>>67
他の国が地中深くに設置しなかった理由ってあるんか?




76: 名無しさん@おーぷん 2016/12/22(木)21:41:48 ID:g8j

>>73
大きな理由は重力波が未観測だったこととお金やね
お金と時間つぎ込んで地下に作ってやっぱ観測無理でしたってなったら、重力波研究そのものが見放されて資金得られなくなる可能性もあるわけや
せやからなるべくお金かけずに最低限の成果出して研究を途切れさせないようにするためにはまずは地上で、ってことだったんやろね

日本が先に地下に作ったのは、既に地上で研究重ねてて地下でやる準備が整ってたからやね
規模は小さいけど東京に重力波観測施設作って結構前から精度向上のための研究しとったんや




78: 名無しさん@おーぷん 2016/12/22(木)22:07:11 ID:Ekn

>>76
はぇ〜サンガツ
おつやで





・ 実況せんかいゴルァ!@おーぷん2ちゃんねるに投稿されたスレッドの紹介でした
 彡(゚)(゚)「・・・・・・重力波?」
【R18】女上司(31)「シャキッとしろ!それでも男かっ!?」
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