スタッフだより
第119回 プラネタリウム「ブラックホール合体!重力波」
2017年12月1日
今回のスタッフだよりは投影中のプログラム「ブラックホール合体!重力波」の企画を担当した石坂学芸員に話を聞きました。
「重力波」って何ですか?
よく聞かれるのですが、有名なマンガに出てくる「●め▲め波」とは、全く関係はありません。 実は日本語で「重力波」と書いた場合、2つの種類があります。
ひとつはとてもなじみ深いもので、地球の重力が要因となる海や空気の波です。英語では “gravity wave” と書きます。
もうひとつが、波は波でも全く感じることができないもので、今回プラネタリウムで取り上げている「空間そのものの波」です。英語では “gravitational wave” と書きます。
空間そのものの波?
重力波が何なのかを説明するためには、まず重力とは何かから始める必要があります。
重力は万有引力ともいい、重さを持っている物体が(私たち自身の体も含め)すべて持っていて、互いに引き合う力です。地球のまわりを月が回るのも、太陽のまわりを惑星が回るのも、星が無数に集まって銀河を形作るのも、すべて重力の作用です。
でも、ふしぎだと思いませんか?星どうしの間、太陽と地球の間は真空で、何もありません。いったい何が引っ張る力を伝えているのでしょう?
今からおよそ100年前、1915年、アインシュタインは「重力は空間のゆがみによって伝わる」という考えを提唱しました。これが「一般相対性理論」です。一般相対性理論によると、ものがあればまわりの空間がゆがみ、そのゆがみの影響が他の物体に引力として働くのです。
イメージしづらいので、輪ゴムを使って模型を作ってみました(もちろん実際の空間は、輪ゴムのように目に見える“ひも”でできているわけではありません)。
この模型では、空間を上下・左右・前後につながった輪ゴムの格子で表します。模型は簡単のため、上下を省いて2次元の空間にしています。
物体があると、まわりの輪ゴムの格子がゆがんで変形します。変形した輪ゴム格子の先に別の物体があれば、ゆがんだ格子の方に引っ張られるでしょう。この引っ張られる力を私たちは「重力」と感じているのです。
アインシュタインは、空間が輪ゴム格子と同じような性質を持っていると考えました。
さて、この輪ゴム格子を弾いてみましょう。 すると格子(空間)のゆがみが波として伝わっていきますよね。さっき、「空間のゆがみが重力である」とお話しました。つまり、重力が空間そのものの波として伝わったことになります。これが重力波なのです。
ノーベル賞を取りましたね
はい、2017年のノーベル物理学賞は、この重力波の直接検出に貢献した3人の科学者が受賞しました。
検出は2015年9月(発表は2016年2月)のことでしたが、たった2年での超スピード受賞です。重力波は全く感じることのできない、捉えることが奇跡と思えるほどの弱い弱い波ですが、物理の世界に対しては、ものすごくインパクトが強かったのです。
なにがすごいのですか?
重力波はアインシュタインの一般相対性理論が予言していたものです。一般相対性理論が正しければ必ず重力波は存在する、逆に言えば、重力波を捉えられれば一般相対性理論が正しいことを証明できる!ということになります。
多くの物理学者が重力波を捉えようと試みましたが、重力波はとても弱いので、100年間、だれも重力波の直接検出に成功しませんでした(※間接的に重力波の存在を証明した2人の天文学者が1993年にノーベル物理学賞を受賞しています)。
一般相対性理論の提唱からちょうど100年目、ついに「アインシュタインの宿題」が解かれたのです。
さらに驚くべきことがありました。
2015年9月にアメリカにある重力波観測所LIGOが捉えた重力波は13億光年かなたで起きた2つの大きなブラックホールの合体によって発生したものでした。ブラックホールは空間が極限までゆがめられた場所ですが、1個つくるだけでも大変なのです。そんなブラックホールが2個、日本列島の端と端ぐらいのところにあって合体する、なんていう状況は重力波を追い求めていた物理学者でさえ想定外でした。
ブラックホール合体による重力波は、この2年間に4例も検出されています。 宇宙ではとてつもない状況が人知れず頻繁に起きていたのです。
日本には重力波を検出する装置は無いんですか?
もちろんあります。岐阜県の神岡鉱山跡地に設置されたKAGRAが2019年の観測開始を目指し準備追い込み中です。
KAGRAの始動で、LIGOによって切り開かれた「重力波天文学」がさらに発展していくことでしょう。とても楽しみにしています。
最後にひとこと
石坂千春学芸員
「ブラックホール合体!重力波」を企画したのは、ノーベル賞の発表があるより1年前、2016年12月でした。2017年のノーベル物理学賞は、きっと「重力波」が取るに違いない、と読んでいたのですが、ほんとに受賞してよかったです。
受賞のニュースは制作の途中で入ってきましたが、その直後、こんどは「中性子合体による重力波を捉え、世界中の天文台が追跡観測に成功した」というニュースも飛び込んできました。こうした最新ニュースも盛り込んで制作しました。
重力波はとても難しいですが、このプログラムをご覧いただき、今、物理学や天文学の世界で起きている興奮の波を少しでも感じていただければと思います。
スタッフだより
- 第150回 ノーベル賞受賞100年記念「アインシュタイン展」
- 第149回 全天周映像作品「ブラックホールを見た日~人類100年の挑戦~」
- 第148回 プラネタリウム「天王星発見240年」
- 第147回 南部陽一郎生誕100周年記念 企画展示「ほがらかに」―南部陽一郎の人生と研究―
- 第146回 プラネタリウム「冬の天の川」
- 第145回 プラネタリウム「HAYABUSA2 ~REBORN」
- 第144回 サイエンスショー「ふしぎな形」
- 第143回 プラネタリウム「火星ふたたび接近中!」
- 第142回 ミニ企画「積み木のルーツ~フレーベル『恩物』」展
- 第141回 プラネタリウム「夜空の宝石箱『すばる』」
- 第140回 いろいろな楽器のグループ分け
- 第139回 サイエンスショー「電池がわかる」
- 第138回 プラネタリウム「星空歴史秘話」
- 第137回 プラネタリウム「木星と土星の世界」
- 第136回 「蜃気楼(しんきろう)」を見てみませんか?
- 第135回 プラネタリウム「宇宙ヒストリア~138億年、原子の旅~」
- 第134回 プラネタリウム。リニューアルの舞台裏
- 第133回 展示場のリニューアル
- 第132回 大阪市立科学館と大阪大学
- 第131回 展示場リニューアル準備 ~気象コーナー~
- 第130回「はやぶさ2」
- 第129回 スペシャルナイト「さよならインフィニウムL-OSAKA」
- 第128回「2018サイエンスサーカス・ツアー・ジャパン」
- 第127回「スーパー磁石で大実験」
- 第126回「科学デモンストレーター10周年」
- 第125回「火星大接近」
- 第124回 サイエンスショー「ふわふわ、きらきら!シャボン玉サイエンス」
- 第123回 プラネタリウム「眠れなくなる宇宙のはなし」
- 第122回 プラネタリウム「はるかなる大マゼラン雲」
- 第121回 サイエンスショー「虹でじっけん、光のせかい」
- 第120回 幼児のための企画展「にじのせかい」
- 第119回 プラネタリウム「ブラックホール合体!重力波」
- 第118回 企画展「大阪市立科学館資料で見るノーベル賞展」
- 第117回 サイエンスショー「マイナス200℃のふしぎ」
- 第116回 プラネタリウム「秋の夜長に月見れば」
- 第115回 「大人も子どもも、紫キャベツ!」
- 第114回 「空を眺めると…~夏の雲はモクモク雲~」
- 第113回 プラネタリウム「木星と土星を見よう」
- 第112回 プラネタリウム「見上げよう!未来の星空」
- 第111回 企画展「石は地球のワンダー~鉱物と化石に魅せられた2人のコレクション~」
- 第110回 プラネタリウム「見えない宇宙のミステリー~謎の光・X線をとらえろ~」
- 第109回 「星図の描き方」
- 第108回 サイエンスショー「静電気なんてこわくない!?」
- 第107回 プラネタリウム解説デビュー裏話
- 第106回 サイエンスショー「ふしぎな形にだまされるな!」
- 第105回 「化学と宮沢賢治」
- 第104回 プラネタリウム「星空オールナイト」
- 第103回 プラネタリウム「火星・土星・冥王星ツアー」
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- 第101回 この夏は「花火×化学」
- 第100回 プラネタリウム「銀河の世界」
- 第99回 プラネタリウム「星の誕生」
- 第98回 「スーパー磁石で大冒険」
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- 第96回 「だれでもできる!天体写真を写してみよう」
- 第95回 プラネタリウム「ロゼッタ、彗星を探査せよ」
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- 第93回 企画展「光とあかり」
- 第92回プラネタリウム「ブラックホール」
- 第91回サイエンスショー「赤青緑の光サイエンス」
- 第90回国際光年協賛「花火の色とひかり展」
- 第89回プラネタリウム「天の川をさぐる」
- 第88回プラネタリウム「ボイジャー太陽系脱出」
- 第87回サイエンスショー「飛ばしてみよう!」
- 第86回 プラネタリウム「オーロラ」
- 第85回 サイエンスショー「バランス大実験」
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- 第84回 プラネタリウム「ビッグバン~宇宙ヒストリア~」
- 第83回 サイエンスショー「水の科学」:凍らない水
- 第82回 プラネタリウム「宇宙人をさがす冴えたやり方―沈黙のフライバイ」
- 第81回 「はやぶさ2」 プラネタリウム&企画展について
- 第80回 サイエンスショー「空気パワー」
- 第79回 プラネタリウム「天の川って、なんだろう」
- 第78回 プラネタリウム「月へいこう!~おためし月面生活~」
- 第77回 オーストラリア・パワーハウスミュージアム訪問記(後編)
- 第77回 オーストラリア・パワーハウスミュージアム訪問記(前編)
- 第76回 プラネタリウム「南十字星にあいにいこう」
- 第75回 「都会の星」写真展
- 新年のごあいさつ
- 第74回 サイエンスショー「炎のアツい科学」
- 第73回 プラネタリウム「オーロラ」
- 第72回 企画展「色の彩えんす」まもなく終了
- 第71回 プラネタリウム「宇宙のトップスター」
- 第70回 国際会議で発表
- 第69回 サイエンスショー「マイナス200℃の世界」のご紹介
- 第68回 プラネタリウム2013年夏のプログラム紹介
- 第67回 くうきフシギ発見!~シーオーツーのひみつ~
- 第66回 プラネタリウム「未来の星座を見てみよう」
- 第65回 パンスターズ彗星!
- 第64回 サイエンスショー「サウンド・オブ・サイエンス♪」
- 第63回 『宇宙のハーモニー ~奇跡の地球に生まれて~』 のできるまで
- 第62回 プラネタリウム新プログラム「オーロラ」
- 第62回 プラネタリウム新プログラム「木星」
- 第61回 展示場3階「色の化学」
- 第60回 宇宙に浮かぶ望遠鏡
- 第59回 光のヒ・ミ・ツ
- 第58回 企画展「渋川春海と江戸時代の天文学」を開催します
- 第57回 新スタッフ紹介
- 第56回 プラネタリウム・キッズタイムと新プログラム
- 第55回 金環日食
- 第54回 そらみたことか-気象光学現象について-
- 第53回 電気科学館の思い出
- 第52回 科学デモンストレーターとは何か?
- 第51回 「世界化学年2011」を振り返る
- 第50回 プラネタリウムリニューアルオープン
- 第49回 皆既月食
- 第48回 新展示「風車」登場!
- 第47回 アンドロメダ銀河の正体
- 第46回 花火の化学展
- 第45回 七夕にまつわる新発見!
- 第44回 「蜃気楼」ってなんだろう
- 第43回 新館長よりご挨拶
- 第42回 科学館ミニブック 第2弾!第3弾!登場
- 第41回 世界化学年2011
- 第40回 アジアの星と神話
- 第39回 科学館のおすすめ展示 その2
- 第38回 はやぶさ帰還カプセル展示を終えて
- 第37回 科学館のおすすめ展示 その1
- 第36回 新スタッフ紹介
- 第35回 大型映像を見よう
- 第34回 「はやぶさ」遂に地球へ帰還
- 第33回 科学館もおでかけします
- 第32回 展示場をより楽しむ方法
- 第31回 サイエンスショーができるまで
- 第30回 科学館天文台
- 第29回 モバイルプラネタリウム
- 第28回 宇宙の「謎」を解き明かす
- 第27回 流星群を観察してみませんか?
- 第26回 20周年を迎えて
- 第25回 はじめまして!
- 第24回 「皆既日食」見て来ました!
- 第23回 「7月22日、日食を見よう!」
- 第22回 「広報担当S&Yの試写レポート」
- 第21回 「宇宙がわかる」
- 第20回 「HAYABUSA」公開開始!
- 第19回 「いろいろ集めてます!第2弾」
- 第18回 「世界天文年2009」
- 第17回 「元素がわかる」
- 第16回 「ペルセウス座流星群を見よう!」
- 第15回 「新!展示場 誕生」
- 第14回 「天の川を見よう」
- 第13回 「リニューアルまであと2ヶ月!」
- 第12回 「サイエンスガイドって?」
- 第11回 「137億年の歴史」
- 第10回 「プラネタリウムのライブ解説」
- 第9回 「いろいろ集めてます」
- 第8回 「電気びりびり」
- 第7回 「プラスチック 100年」
- 第6回 「プラネタリウムの今昔」
- 第5回 「結晶の世界」
- 第4回 「密着!学芸員」
- 第3回 「そらみたことか」
- 第2回 「流れ星を追いかける男」
- 第1回 「ほないくで」
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