ほぼ100年の間、科学者たちは、一般相対性理論のアルベルトアインシュタイン理論で予測された時空の構造における重力波のかすかな波紋の存在の直接的な証拠を探し求めてきました。今日、重力波の探索は、何百人もの科学者が関わる世界的な取り組みとなっています。多くの大規模な地上施設がヨーロッパ、アメリカ、日本で開発されましたが、すべての中で最も洗練された探査が間もなく宇宙で行われます。
4月5日火曜日にバーミンガムで開催されるRAS国立天文学会議で講演するマイククルーズ教授は、LISA（レーザー干渉宇宙アンテナ）と呼ばれるESA-NASAの共同プロジェクトについて説明します。 2012年に打ち上げが予定されているLISAは、太陽の周りを編成して飛行する3つの宇宙船で構成され、軌道上に配置された最大の科学機器になります。
LISAは、刺激のある低周波重力波の探索に成功する可能性が最も高いと期待されているとクルーズ教授は述べた。しかし、その使命はこれまでに着手された中で最も複雑で技術的な課題の1つです。アインシュタイン理論によると、重力波は宇宙の中の大きな質量（中性子星やブラックホールなど）の運動によって引き起こされます。移動する電荷がラジオやテレビが検出できる電磁波を生成するのと同じように、遠くの物体間の重力の影響は、質量が移動するにつれて変化します。
電子などの非常に軽い原子粒子の場合、運動は非常に速くなる可能性があるため、光やX線と呼ばれる効果を含め、幅広い周波数で波を生成します。重力波を生成するオブジェクトは電子よりもはるかに大きくて重いため、科学者は、数分の1秒から数時間の範囲の周期で、はるかに低い周波数の波を検出することを期待しています。
波は確かに非常に弱いです。それらは、それらが動くことを可能にする方法で吊り下げられた試験塊の間の距離の交互の伸張および収縮としてそれら自身を明らかにする。そのような2つの試験質量が1メートル離れている場合、現在求められている強度の重力波は、10e-22メートル、または100万分の1億分の1万分の1だけ、それらの間隔を変更します。
この分離の変化は非常に小さいため、ローカルオブジェクトの重力効果によって試験質量が乱されること、および地震ノイズや地球自体の震えを防ぐことは、検出器の感度を制限する実際の問題です。テスト質量間の距離の各メートルの長さは、検索される小さな変化を個別に発生させるため、質量間の分離の長さを長くすると、検出できる全体的な変化が大きくなります。その結果、重力波検出器は可能な限り大きく作られています。
現在の地上ベースの検出器は数キロメートルの距離をカバーしており、恒星の爆発から取り残された中性子星などの高速回転物体のミリ秒周期、またはローカルの銀河系内の物体間の衝突を測定できるはずです。ただし、完全な銀河の融合中に発生する巨大なブラックホール間の衝突を検出するための検出器を構築することに強い関心があります。これらの激しいイベントは、非常に低い周波数の信号を生成します-地球のランダムな地震ノイズの上で観測するには低すぎます。
答えは、そのような妨害から離れて宇宙に行くことです。 LISAの場合、3つの宇宙船は500万キロメートル離れて編隊飛行します。それらの間を移動するレーザービームは、重力波によって引き起こされる分離の変化を約10ピコメートル（10億分の1億分の1メートル）の精度で測定します。各宇宙船のテスト質量は、宇宙の荷電粒子によって引き起こされるさまざまな妨害から保護する必要があるため、宇宙船の真空チャンバーに収容する必要があります。必要とされる精度は、これまで宇宙で達成されたものよりも1,000倍も要求が厳しいため、ESAはLISA Pathfinderと呼ばれるミッションでレーザー測定システムのテストフライトを準備しています。
バーミンガム大学、グラスゴー大学、インペリアルカレッジロンドンの科学者たちは、現在、ESAと、ドイツ、イタリア、オランダ、フランス、スペイン、スイスの同僚と協力して、LISAパスファインダーの機器を準備しています。 LISAが軌道上で動作しているとき、私たちは重力波によって提供される新しい窓を通して宇宙を観察すると予想しています、とクルーズは言った。中性子星と巨大なブラックホールに加えて、宇宙の現在の進化を開始したイベントの後、ほんの数分の1秒で放出された重力波からビッグバンのエコーを検出できる場合があります。
元のソース：RASニュースリリース
