重力波とはなにか

最近何かと話題になっている「重力波」とは一体なんなのでしょうか。

重力波とは簡単に言ってしまえば質量を持つ物体の周囲の時空が歪み、その運動が波動として伝わっていく現象である。

池や水たまりの水面を這う波紋のようなものでしょうか？今ひとつピンとこないですね。

重力波は極めて重い物体が超高速で動くときの空間や時間の流れがわずかにゆがんで波として伝わる。

画像を見るとすごくわかりやすいですね。
大質量の星が超高速で移動すると、空間さえも歪んでしまうんですね。

光の仲間である電磁波とは異なる方法で宇宙を観測することができるようになります。

特に、重力波は、すべてを貫通し、一度発生すると減衰することはないと予測されているため、光のような電磁波を用いた方法では不可能な、宇宙誕生の瞬間に近い時までさかのぼって、宇宙を観測することができるようになります。

今まで宇宙を観測する方法は光（電磁波）のみでしたが、重力波という新たな観測方法が見つかったことで、宇宙の解明に向けて大きく前進したということですね。

質量が太陽の２９倍と３６倍のブラックホールが１３億年前に合体した時に、太陽３個分の質量がエネルギーとなった重力波が発生し、地球に届いたとみられる。

太陽の29倍・36倍だとか、13億年前だとか、なんだかスケールが大きすぎて圧倒されてしまいますね。
しかしここまで具体的な数字がわかるのは、重力波を正確に観測できるようになった恩恵ですね。

観測方法は？

米国のレーザー干渉計型重力波検出器「LIGO」が世界で初めて、ブラックホール同士の合体から発生した重力波を検出した。アインシュタインが一般相対性理論を発表し重力波の存在を予測してから100年、ついにその時が訪れ、重力波天文学の新しい窓が開いた。

同じ光を直交するニ方向に向けて発射し、遠くに置いた鏡で反射させ、また戻ってきた光の到達時間を両方で比較します。

重力波によって、空間が伸びた距離を走った光のほうが、空間の短い距離を走った方の光より、帰ってくるのに時間が長くかかるため、空間の伸縮の有無が分かります。

鏡で光を反射させて、空間の伸び縮みを観測するなんて、思っていたよりとても簡単で単純な方法ですね。
ですがこの誤差がとてつもなく小さいので、アインシュタインの予言から、技術的な条件が整って証明されるまで100年もの時間が必要だったんですね。

世界の観測施設は？

腕の長さが3km以上のものは、アメリカに2台、ヨーロッパに１台あり、日本のKAGRAは4台目になる予定です。各観測装置が単独で重力波に対する十分な感度を持つことはもちろん大事ですが、これら４台で重力波観測ネットワークを構築することも非常に大切です。

タイムマシンに応用？

現時点ではわかりません。
しかしこの発見は、空間は重力源より飛ばせる空間伸縮が可能な構造だったという発見でもあります。
逆に考えれば、空間の歪みの原因とされる重力源がその場に存在しなくても
、なんらかの未知の手法を用いれば空間を伸縮させる形態で波打たせる事は可能かもしれないという事です。
仮にレーザーのように指向性を持たせることが可能なら
仮に伸縮領域をライン集中させる事が可能なら
そのライン上を突き進めば目的地まで超短縮というような
可能性も秘めているかもしれません。

重力波とタイムマシンがセットのように考えてる人が多いみたいですが、現時点では特に関係無いようですね。

ただ、重力波が時空を歪めることがわかったことで、もし時空をコントロールすることができれば、時空を縮めて瞬間移動ができる可能性はあるかも知れないということですね。