宇宙ではさまざまな活動が行われています。超新星から中性子星、ブラックホールの合体まで、あらゆる大きな出来事は重力波を放出します。ビッグバン後の宇宙の膨張でさえ、一連のそのような波を引き起こしたはずです。それらは池の波紋のように時空を超えて反響し、正確にタイミングを合わせた信号の偏差として記録される小さな膨張と収縮を引き起こします。この集合的な不協和音は、重力波背景 (GWB) として知られる確率的ノイズを形成します。GWB は、重力波天文学で最も人気のある発見の 1 つです。
重力波とそれが明らかにできること
サイエンスアラートはスーザン・スコット氏の言葉を引用し、「宇宙マイクロ波背景放射とその異方性の観測が開拓されたのと同じように、重力波背景放射の発見と分析が宇宙の理解に革命をもたらすことを期待している」と述べた。 Scott は、オーストラリア国立大学および ARC 重力波発見センターの理論物理学者です。
この重力放射線を検出できれば、天体物理源や宇宙の初期プロセスに関する重要な情報が得られる可能性があります。電磁波ではビッグバン後約 40 万年しか振り返ることができないのに対し、重力波ではビッグバン直後のインフレ期についての洞察が得られる可能性があります。
GWB の重要性を理解するには、宇宙マイクロ波背景放射 (CMB) を理解する必要があります。ビッグバンの後、宇宙は電離したプラズマと素粒子の不透明なスープでした。再結合の時代にこれらの粒子が原子に再結合すると、光は最終的に宇宙を自由に移動できるようになり、CMBが形成されました。このかすかな光は現在でも検出でき、初期宇宙のユニークな視点を私たちに与えてくれます。 GWB の発見は、この重要な成果を反映したものとなるでしょう。
GWBの検索
2015 年に重力波が初めて検出され、ブラック ホールの存在が確認され、一般相対性理論の予測が裏付けられました。それ以来、LIGO 干渉計と Virgo 干渉計は 100 件近くの重力波イベントを検出しました。しかし、GWB の検出にはまったく新しい課題が生じます。「天体物理学的背景は、多くの弱く独立した未解決の天体物理学的音源の混乱したノイズから生じます。」と説明します。
科学者たちが GWB の発見に近づくにつれて、私たちの理解を向上させる可能性のある有望なツールが登場しています。これらの機器の 1 つであるレーザー干渉計宇宙アンテナ (LISA) は、2037 年に運用開始予定であり、はるかに低い周波数で動作し、さまざまな種類の重力波の検出が可能になります。パルサー タイミング アレイ (PTA) も GWB の研究に使用されます。
複数のパルサーが相関する時間の不規則性を示している場合、これは超大質量ブラック ホールによって生成された重力波の証拠である可能性があります。宇宙交響曲の研究が続くにつれて、宇宙についての私たちの理解は一度に 1 つずつ重力波を拡大しています。
大きな発表が控えています
これまでのところ、GWB の証拠を探して失敗している人もいますが、すでに発見している人もいるかもしれません。 NANOGrav物理フロンティアセンターは先週の木曜日、 Twitterで「カレンダーに印を付けて、6月29日のNANOGrav協力に関する重要な発表に備えてください！」と発表した。
プレスリリースによると、北米ナノヘルツ重力波観測所による発表では、低周波重力波の探索について言及される予定だという。科学者たちはGWBの発見に向けて画期的な進歩を達成したと考えられる。