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航空宇宙と科学の年:重力波が世界を驚かせた理由

航空宇宙と科学の年:重力波が世界を驚かせた理由
ブラックホールからの重力波
2つの周回するブラックホールによって生成された重力波を視覚的に示しています。(NASAイラスト/C.ヘンゼ)

2016年最大の科学ニュースは、1世紀をかけて実現したものであり、間違いなくノーベル賞受賞者が出るでしょう。2つのブラックホールの衝突による重力波の初検出は、過去と現在の物理学だけでなく、未来の物理学にとっても重要です。

レーザー干渉計重力波観測装置(LIGO)によるこの発見は、1916年に発表されたアルベルト・アインシュタインの一般相対性理論を強力に裏付けるものとなる。また、天文学の従来のツールでは観測できないブラックホールやその他の特異な現象を科学者が研究する道も示すものとなる。

「本当にワクワクするのは、次に何が起こるかです」と、LIGO研究所のデイビッド・ライツェ所長は2月にこの発見が発表された際に語った。「私たちは宇宙への窓、重力波天文学の窓を開いていると思います。」

ワシントン州ハンフォードとルイジアナ州リビングストン近くにある幅2.5マイルのLIGO施設は、超高感度レーザービームと反射鏡を使用して、陽子の幅の1%をはるかに下回る、時空構造の微かな波紋を検出します。

検出器は数ヶ月にわたるアップグレードのためオフラインになっていたが、観測キャンペーンは先月再開された。LIGOハンフォード観測所の所長マイケル・ランドリー氏は、GeekWireに対し、過去1年間の進歩に関する見解をメールで伝えた。

昨年はLIGOにとって本当に特別な年でした。GW150914の検出は、アインシュタインの相対性理論の最後の偉大な予言を初めて観測したものでした。しかし、それと同じくらい興奮したのは、2015年のクリスマスの夜に連星ブラックホールの合体を2度目に観測したことで、重力波天文学が進行中であることを私にとって確固たるものにしてくれたことです。

来年は新たな連星ブラックホールの発見と、新たな科学成果がもたらされるでしょう。最近開始した2回目の観測は約6ヶ月間続きます。その過程でブラックホールについてより深く理解できるようになり、連星中性子星や孤立した回転パルサーといった他の系も観測できる可能性があります。いずれVirgoも観測を開始し、3つの検出器によってすべてがより良くなるでしょう。

LIGOの感度が向上すれば、ブラックホールの性質に関するさらに斬新な理論を検証できるようになるかもしれません。例えば、ブラックホールには、接触したものをすべて破壊する隠れた「ファイアウォール」が存在するのでしょうか?ブラックホールは、暗黒物質の謎を解明できる可能性のある「アクシオン」と呼ばれる粒子を生成するのでしょうか?

アクシオンといえば、そのような粒子を探す世界で最も有名な実験は、ワシントン大学に本部を置いています。アクシオン暗黒物質実験とLIGOハンフォードのおかげで、宇宙の最大の謎のいくつかを解く探求は、まさにローカルな物語と言えるでしょう。

2016年のトップニュース9選

完全に再利用可能な宇宙船は実際に再利用されています。 アマゾンの億万長者ジェフ・ベゾス氏の宇宙ベンチャー、ブルーオリジンは、2015年11月に初の弾道飛行と帰還を達成しました。しかし、ニューシェパード宇宙船が全く同じ機材で再飛行したのは1月になってからでした。このロケットは5回の飛行を成功させた後、10月に退役し、現在はワシントン州ケントにあるブルーオリジンの生産施設に保管されています。スペースXはまた、陸上だけでなく海上でもブースター着陸のルーチンを完成させました。スペースXは9月にフロリダの発射台でファルコン9ロケットが爆発する事故に見舞われましたが、億万長者のイーロン・マスク氏の同社は飛行再開に向けて取り組んでいます。

奇妙な信号がSETIの関心を掻き立てる:宇宙人は存在するのか? いくつかの異常現象が私たちの注目を集めました。その中には、当初95光年離れた恒星系からの意図的な信号と思われたものも含まれていました。ロシアの天文学者たちは最終的に、これらの信号は地球からの干渉によるものである可能性が高いと判断しましたが、探査は続いています。天文学者たちは、ボヤジャン星として知られる光源から発せられる光の奇妙な明暗パターンに未だ頭を悩ませていますが、その原因は宇宙人の巨大構造物ではなく、宇宙雲にあるという見方が有力です。

最も近い太陽系外惑星を発見: 天文学者たちは長年にわたるデータの分析を経て、太陽に最も近い恒星を周回する、居住可能な可能性のある惑星、プロキシマ・ケンタウリbを発見したと発表しました。4.2光年離れているため、すぐに宇宙旅行を行うことは不可能ですが、プロキシマbはさらなる研究の有力な候補です。アルファ・ケンタウリ系の他の2つの恒星に宇宙望遠鏡を向け、最終的には小型探査機群をそれらの周囲に送り込むための取り組みが進められています。

ドローンによる配達開始:米連邦航空局(FAA)が待ち望んでいた商用ドローンの運用に関する規制は、ドローンによる荷物の配達が広く普及する時代を先導するにはまだ不十分だが、Amazonはイギリスで実験的な配達サービスを開始したと発表した。GoogleのProject Wingは、バージニア州でブリトー配達の実験を行った。一方、スタートアップ企業のFlirteyも、ネバダ州リノの住宅地区にセブン-イレブンの食品やコンビニエンスストアの商品を配達しているが、同社のサービスはAmazonほど技術的には進んでいない。Amazonはまた、自社ブランドのPrime Air 767ジェット機を保有し、貨物配達事業にも参入している。

太陽光発電の旅がついに完結した。数ヶ月にわたる休止期間を経て、スイス主導のソーラー・インパルス計画は、特注の太陽光発電機をハワイから送り出し、記録的な世界一周飛行を完了させた。この飛行は、全電化航空機や旅客機用バイオ燃料など、航空エネルギーの代替利用への移行の一環である。

ジュノー探査機が木星に到達: NASAの太陽光発電式探査機ジュノーは、5年間、18億マイルの航海を経て、7月4日に太陽系最大の惑星である木星に到達し、息を呑むような木星の写真を送信しました。(2016年のもう一つの大きな話題となったシアトルに拠点を置くジュノー・セラピューティクスとは別物です。)

火星構想が明確化:スペースXのイーロン・マスク氏は、メキシコで行われたロックコンサートさながらのプレゼンテーションで、100万人の入植者を赤い惑星に送り込むというビジョンを披露した。スペースXがマスク氏が示したスケジュール通りに進めば、火星への準備的な無人ミッションは2018年に開始され、10年以内に有人ミッションも開始される可能性がある。

AIに全力: Google DeepmindのAIプログラム「AlphaGo」が古代囲碁の世界的名人を打ち負かしたことは注目に値するが、そこにはさらに深い意味がある。人工知能(AI)の進歩は、自動運転車への道を切り開き、AmazonのAlexa、MicrosoftのCortana、AppleのSiriといったAIアシスタントをよりスマートにしている。シアトルで始まった一連のワークショップの後、ホワイトハウスは今後数年間の議題を定める可能性のある一連のAI政策文書を発表した。

ジョン・グレン(とジョー・サター)のご多幸を祈ります。2016年は多くの困難を伴いましたが、軌道に乗った最初のアメリカ人宇宙飛行士である 95 歳のジョン・グレンと、ボーイング社の「747 の父」である 95 歳のジョー・サターの死は、充実した人生を振り返る機会でもありました。

2017年の5つのトレンド

来年何が起こるのか、誰が予測できるでしょうか?2016年を無傷で生き延びた水晶玉はほとんどありませんでしたが、航空宇宙と科学の分野では、注目すべき5つのトレンドがあります。

民間宇宙飛行士が(再び)宇宙へ:スペースシップワンが最初の商業宇宙飛行士を宇宙に送り出してから12年が経ちました。私は数年後には次の宇宙飛行士が続くだろうと思っていましたが、当時の私の予感は明らかに外れていました。2017年はビッグイヤーとなるでしょうか?ブルーオリジンは来年、ニューシェパードに宇宙飛行士を乗せた試験飛行を行う予定です。2018年の商業運用開始に備え、この計画は成功しました。また、ヴァージン・ギャラクティックのスペースシップツーも有人飛行試験を行っており、最終的には宇宙高度を目指しています。弾道飛行競争の兆しが見えますが、安全性を最優先に考慮する必要があります。

商業月面ミッションの成否が分かれる時:少なくとも5チームが来年のGoogle Lunar XPRIZEへの挑戦権を獲得しました。しかし、3,000万ドルの賞金を獲得するには、2017年末までに着陸船を月面に送り込む必要があります。Moon Expressは、米国政府機関からミッションの予備承認を得るまでに至りました。民間企業は来年、月面に到達できるのでしょうか?今後の展開にご注目ください。

気候科学の正念場:ドナルド・トランプ次期大統領は、気候変動への懸念は「でっち上げ」だと断言し、米国政府が気候研究や炭素排出量削減政策を削減する兆候が出ている。果たして他国がこの空白を埋めるのだろうか? 今月、カリフォルニア州のジェリー・ブラウン知事は、トランプ政権が気候監視ミッションを中止した場合、州は「自前の衛星を打ち上げる」と発言した。私もそうなることを期待したい。

ボーイングは好景気か不景気か?ワシントン州で最も有名な航空宇宙企業にとって、この2年間は最高の時と最悪の時を経験した。「最高の時」には、燃費効率に優れた単通路型機737 MAXの初飛行と、今夏のボーイング創立100周年記念式典などが挙げられる。一方、「最悪の時」には、ワイドボディ機の需要低迷が挙げられ、シアトル地域で数千人の雇用が失われ、2017年にはさらに雇用が減少すると予想されている。そして、数十億ドル規模のエアフォースワン代替計画をめぐるドナルド・トランプ氏とボーイング幹部の確執も忘れてはならない。今週、ボーイングのCEO、デニス・ムイレンバーグ氏はトランプ大統領に対し、プロジェクトの費用は40億ドル未満になると約束した。これは驚くべきことではない。

必見の日食: 2017年には少なくとも一つ確かなことがあります。それは、アメリカ人が一世代で最大の皆既日食を見る機会に恵まれるということです。8月21日、オレゴン州沿岸からサウスカロライナ州沿岸にかけての狭い範囲で、月が太陽を完全に覆い隠します。皆既日食の観測地点を探しているなら、急いでください。晴れていれば、シアトル地域では太陽の90%以上が隠れるため、目の保護が必須となります。幸いなことに、ムーア財団は全米の図書館に100万個以上の太陽観測用メガネを提供する取り組みに資金を提供しています。