これが重力波の初の発見でした。これはアインシュタインの一般相対性理論の重要な予測を証明しました。最近では、重力波に関する新たな発見により、天文学のもう一人の「巨人」であるスティーブン・ホーキングの理論が検証されました。
重力波とは何ですか?
重力波は、光速で伝播する時空の構造における「さざ波」です。重力波は、ブラックホールの衝突や中性子星と呼ばれる巨大な恒星残骸の合体など、極めて高速に加速された質量の大きい天体によって発生します。
宇宙を伝播するこれらの波紋は、2015年9月14日に米国のレーザー干渉計重力波観測所（LIGO）の2つの検出器によって初めて直接観測されました。
GW150914として知られる最初の信号は、地球から10億光年以上離れた、太陽の30倍以上の質量を持つ2つのブラックホールの衝突から発生した。
これは重力波の初めての直接的な証拠であり、100年前にアインシュタインの相対性理論によって予測された通りのものでした。この発見により、ライナー・ワイス、バリー・バリッシュ、キップ・ソーンの3人の科学者が2017年のノーベル物理学賞を受賞しました。
シミュレーションでは、重力波は互いの周りを回る 2 つのブラックホールによって生成されることが示されています ( ビデオ: MPI)。
10 年足らずで何百もの信号。
2015年以来、LIGOはイタリアのVirgo検出器や日本のKAGRAとともに、300以上の重力波を観測してきた。
ほんの数週間前、LIGO/Virgo/KAGRAの国際共同プロジェクトは、4回目の観測からの最新結果を発表し、既知の重力波の数が2倍以上に増加した。
最初の発見から10年後、オーストラリア研究会議の重力波発見センター（OzGrav）のオーストラリア人科学者を含む国際協力チームが最近、新たな重力波信号「GW250114」を発表しました。
この信号は、コードネームGW150914の最初の重力波信号のほぼ完璧な複製です。
GW250114を引き起こしたブラックホール衝突は、GW150914と非常によく似た物理的特性を持っています。しかし、過去10年間の重力波検出器の大幅な改良により、新しい信号ははるかに鮮明に観測されています（GW150914の約4倍の強さです）。
興味深いことに、これによってもう一人の先駆的な物理学者であるスティーブン・ホーキングの考えをテストすることができます。
ホーキング氏も正しかった。
50年以上前、スティーブン・ホーキングとヤコブ・ベッケンシュタインという2人の物理学者が、ブラックホールを説明する一連の法則を定式化しました。
ホーキングのブラックホール力学の第二法則（ホーキングの面積定理としても知られる）は、ブラックホールの事象の地平線の面積は常に増加しなければならないことを述べています。言い換えれば、ブラックホールは縮小することができません。
一方、ベッケンシュタインは、ブラックホールの表面積がエントロピー（あるいはカオスの度合い）と直接関係していることを実証しました。熱力学第二法則によれば、エントロピーは常に増加し、宇宙は常に混沌としています。ブラックホールのエントロピーも時間とともに増加するため、ブラックホールの表面積も増加するはずです。
これらの考えをどのように検証できるでしょうか？ブラックホール同士の衝突は最適なツールであることが判明しました。新たな測定精度により、科学者たちはホーキングの面積定理をこれまでで最も正確に検証することが可能になりました。
初期検出のGW15091を使用したこれまでの実験では、この信号がホーキングの法則と一致することが示されましたが、明確に確認することはできませんでした。
ブラックホールは驚くほど単純な天体です。ブラックホールの地平線の面積は、天文学的なブラックホールを記述するために必要な唯一のパラメータである質量と回転によって決まります。そして、質量と回転は重力波の形状を決定します。
衝突した2つのブラックホールの質量とスピンを別々に測定し、衝突後に残った最終的なブラックホールの質量とスピンと比較することで、科学者は衝突した2つのブラックホールの表面積を最終的なブラックホールの表面積と比較することができました。
データは、その領域が増加するという理論的予測と非常によく一致しており、ホーキングの法則を強く裏付けています。
将来、重力波を観測することで、さらに奇妙な科学理論を検証できるようになり、宇宙の失われた構成要素である暗黒物質と暗黒エネルギーの性質を探ることさえ可能になるかもしれません。
出典: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/phat-hien-mo-ra-ky-nguyen-moi-trong-thien-van-hoc-20250930235223429.htm
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