日本のKAGRA検出器がLIGOとVirgoに加わり、重力波の世界的な探査に着手
アラン・ボイル著
日本の神岡重力波検出器（KAGRA）は12月にワシントン州、ルイジアナ州、イタリアの同様の検出器と連携を開始する予定で、ブラックホールの衝突など宇宙の破滅的現象の起源を三角測量する科学者の能力を高めることになる。
KAGRA、米国のレーザー干渉計重力波観測装置（LIGO）、そして欧州のVirgo検出器の代表者は本日、富山市で協力関係を確認する覚書に署名しました。この覚書には、共同観測とデータ共有の計画が含まれています。
「これは国際的な科学協力の素晴らしい例です」と、カリフォルニア工科大学のLIGO研究所所長デビッド・ライツェ氏はニュースリリースで述べた。「KAGRAが私たちの重力波観測所ネットワークに加わることで、今後10年間の科学は大きく発展するでしょう。」
KAGRAプロジェクトの主任研究者でノーベル賞受賞物理学者の梶田隆章氏は、「今年後半には重力波観測ネットワークに加わることを楽しみにしています」と語った。
LIGOとVirgoは現在、1ヶ月間の休止期間に入っており、遠方の重力擾乱によって引き起こされる時空の微細な波紋に対する検出器の感度を向上させるための一連の機器のアップグレードと修理が行われています。一方、KAGRAは起動試験段階にあります。
米国と欧州の検出器は11月1日に科学観測を再開する予定だ。KAGRAは約1か月後に科学観測を開始する予定だ。
すべての検出器は、時空の変化によって生じるレーザービームの軌道のわずかなずれを検知することで重力波を捉えます。KAGRAは、地上のチャンバーではなく地下で運用される、数キロメートル規模の重力波観測装置としては初の試みとなります。これにより、風や地震活動による不要な信号ノイズの低減が期待されます。また、熱ノイズを低減するために極低温冷却ミラーを採用する初の観測装置でもあります。
「これらの特徴は、はるかに高い感度を持つ重力波検出器の将来にとって非常に重要な方向性を示す可能性があります。したがって、私たちは世界中の重力波研究コミュニティのために、地下施設と極低温ミラーの有用性を証明するために全力を尽くすべきです」と梶田氏は述べた。
重力波検出器の数が増加すれば、天文学者は他の手段で擾乱を観測しやすくなります。「マルチメッセンジャー天文学」として知られるこの技術は、天体物理学において最も有望な最先端分野の一つと考えられています。
「地球規模の重力波ネットワークに検出器が増えれば増えるほど、天空の重力波信号の位置をより正確に特定できるようになり、信号を生み出した大災害の根本的な性質をより正確に特定できるようになります」とライツェ氏は説明した。
例えば、2017年には、LIGOとVirgoの観測結果を組み合わせることで、中性子星の衝突の起源を30平方度の領域に絞り込むことができました。これは、科学者が様々な波長域でデータを収集し、このような衝突の影響（金やウランなどの元素の生成を含む）について前例のない知見を得るのに十分な精度でした。
KAGRAの初期の感度は、重力波を検出するには不十分だと予想されています。しかし、日本の検出器の感度が向上するにつれて、KAGRAを観測に組み込むことで探査精度は3倍になり、追跡観測の対象となる天空の範囲は約10平方度に縮小されるはずです。
本日の覚書には、ドイツの重力波検出器GEO600も含まれています。GEO600は、ブラックホールや中性子星の遠距離衝突によって引き起こされる時空の波紋を捉えるほどの感度はありませんが、検出技術の貴重な試験場として機能します。
もう一つの重力波検出器であるLIGO Indiaも2025年にネットワークに加わる予定だ。
