LIGOとVirgoが衝突を振り返る、ブラックホールが中性子星を飲み込む兆候も
アラン・ボイル著
レーザー干渉計重力波観測衛星LIGOと欧州のVirgo検出器の科学チームは本日、中性子星同士の衝突、3つのブラックホールの合体、そしておそらく初めて観測された中性子星とブラックホールの衝突など、最近の検出結果の詳細を発表した。
LIGOとVirgoが現在実施中の観測結果を迅速に公開したおかげで、天文学者とそのファンは数日前からこれらの検出について議論を重ねてきました。しかし、本日の発表は、2つの重力波検出器を運用する研究者からの最も権威ある見解を示したものでした。
4月26日にS190426cとして知られる宇宙衝突が検出されたことは、最も興味深い出来事です。遠く離れた重力の擾乱を示すこの微かな信号は、ワシントン州東部ハンフォードとルイジアナ州リビングストンにあるLIGOの2つの検出器によって検出されました。イタリアのVirgo検出器もこの信号を検出しました。
この信号は、地球から約12億光年離れた中性子星をブラックホールが飲み込むと予想される現象と一致しています。このような現象はこれまで観測されていません。
「残念ながら、信号はかなり弱いです」と、ウィスコンシン大学ミルウォーキー校の物理学者でLIGO科学コラボレーションの広報担当者であるパトリック・ブレイディ氏はニュースリリースで述べた。「混雑したカフェで誰かがささやくのを聞いているようなものです。言葉を聞き取るのが難しいだけでなく、そもそもその人がささやいたのかどうかさえ確信が持てないこともあります。この候補について結論を出すには、しばらく時間がかかるでしょう。」
前日、Virgo検出器とLIGOリビングストン検出器は、約5億光年離れた場所で発生した中性子星合体の信号を捕捉しました。当時、LIGOハンフォード検出器はオフラインだったため、検出器ネットワークはS190425zと名付けられた信号の起源に焦点を合わせることができませんでした。
このような中性子星の衝突はこれまで1件しか報告されておらず、複数の天文機器を用いてこの現象を記録するための大規模なキャンペーンが開始されました。先月の中性子星の衝突も同様の取り組みのきっかけとなりましたが、研究者らによると、これらの重力波源はいずれも他の方法では発見されていないとのことです。
4月1日に始まった現在のLIGO-Virgoの観測では、ブラックホールの合体と思われる現象が3つも発見されており、これは過去に起きた同様の衝突10件に加わることになる。
LIGOの2つの検出器は、遠く離れたブラックホールの衝突やその他の宇宙の大変動によって発生する時空構造の重力擾乱を捉えます。こうした擾乱は空間次元の微小な変化として現れ、ハンフォード検出器とリビングストン検出器にある全長4キロメートルのトンネルを往復するレーザービームの進路にほとんど影響を与えません。
2015年、科学者たちはブラックホール合体による重力波を初めて検出し、2017年にノーベル物理学賞を受賞しました。その後、Advanced Virgo検出器が重力波探査に加わり、LIGOの装置も改良されました。これほど短期間でこれほど多くの重力波が検出されているという事実は、誕生から4年近くになる重力波天文学という分野が、今後数ヶ月で期待を上回る成果を上げることを示唆しています。
「LIGOとVirgoの最新の観測は、これまでで最もエキサイティングなものになりつつあります。ブラックホールが中性子星を飲み込むという初めての観測の兆候がすでに見え始めています。もしこれが実現すれば、LIGOとVirgoにとって三冠達成となるでしょう。3年後には、ブラックホールと中性子星のあらゆるタイプの衝突を観測することになります」と、カリフォルニア工科大学のLIGO事務局長、デイビッド・ライツェ氏は述べています。「しかし、検出の主張には、膨大な量の骨の折れる作業、つまり何度も何度も検証する必要があることが分かりました。ですから、データがどこへ導くのかを見守る必要があります。」
