センター日記: 【学問のミカタ】We did it !

「自然の構造」ほか担当の榎です。今回は【学問のミカタ】の記事ということで、私の研究分野である天文学・宇宙物理学の話題を紹介します。

日本時間の2016年2月12日の未明、「重力波の直接検出に成功した」という発表が、アメリカの重力波観測装置LIGOの研究チームによってなされました。その少し前から、重大発表があるという噂が業界内では流れており、その発表のネット中継を私も見ていました。冒頭、LIGOのexecutive directorのDavid Reitze氏が、” Ladies and gentlemen, we have detected gravitational waves. We did it !” と高らかに述べました。日本語に訳すと「みなさん、私たちは重力波を検出しました。私たちはやったんです！」とでもなるでしょうか。重力波はアインシュタインの一般相対性理論で予測されていた、時空のゆがみが波動として伝わる現象です。その存在は100年前から理論的に予測されていましたが、直接検出はされていませんでした。その理由は、重力波のシグナルは大変弱いため、検出するのが極めて難しく、乗り越えるべき困難が幾多もあったからでした。日本を含む世界各地で、重力波の観測プロジェクトが進められていますが、アメリカのLIGOが一番最初に重力波の検出に成功しました。David Reitze氏の”We did it !”には、大変な困難をようやく乗り越えた万感の思いが込められていたと、私は感じました。

今回のLIGOチームの発表によると、検出された重力波を解析したところ、二つのブラックホールが合体して一つになる過程で放射された重力波であること、そのブラックホールの質量や、地球からの距離などが明らかになったとのことです。つまり、重力波を直接検出しただけでなく、その重力波から宇宙物理学的・天文学的な様々な情報を読み解くことができた、ということで、大いなる科学の進歩です。さらに、今回明らかになったブラックホールの質量は予想外のものであったため、新たな宇宙物理学・天文学の研究が発展することが期待できます。

発表があった日の日本の主要な新聞の一面は、ほぼ全て「重力波の直接検出に成功！」という記事でした。このような科学に関するニュースが流れると、よく、「それって何の役に立つの？」と聞かれます。しかし、このような受け身の質問するのは、よろしくありません。何の役に立つかわからないモノに直面した時、「これを役に立たせるにはどうしたらよいか？」と能動的に考える姿勢がなければ、イノベーションは起こせませんよ。

さて、私は、主に銀河の形成についての理論的研究を行っている研究グループの一員です。その中で、私は、特に銀河の中心に存在する超巨大ブラックホール（Supermassive Black Hole）に注目して銀河の形成の研究を進めています。その関連で、10年ほど前に、銀河形成モデルを使って、二つの超巨大ブラックホールが合体する時に放射される重力波の研究を行い、超巨大ブラックホール同士の合体が重力波でどのように観測されるのかを予測しました。近年、超巨大ブラックホールからの重力波をターゲットとした観測プロジェクトが世界でいくつか進行しており、現在、徐々に結果が出つつある段階です（ちなみに、LIGOは超巨大ブラックホールを観測ターゲットとしていません）。近い将来に得られるであろう観測結果が、私たちの予測通りであれば嬉しいですし、予想が外れると悔しいです。しかし、予想が外れた場合、超巨大ブラックホールについて新たな研究が切り開かれるので、それはそれで楽しみです。はてさて、どうなりますやら。