有数の重力波観測所が最近、時空のさざ波を検出した。科学者によると、これは死んだ超高密度の恒星の残骸と未知の物体の衝突によって生じたものだという。
恒星の残骸は中性子星と呼ばれ、巨大な恒星が崩壊し、高密度の核だけが残ったものです。中性子星は宇宙で最も密度の高い天体の一つで、強力な重力場を持っていますが、ブラックホールほど強力ではありません。ブラックホールの重力はあまりにも強く、光さえも事象の地平線から逃れることができません。
これら2つの巨大な宇宙物体は、宇宙を横断して衝突し、踊り続けています。中性子星とブラックホールの合体が観測された最初の確認は、2021年に行われました。それらの相互作用は重力波（文字通り、時空の伸縮）を生み出し、これは最新の研究の中心であるLIGO-Virgo-KAGRAコラボレーションなどの観測所によって検出されます。
LIGO-Virgo-KAGRAは、検出器のノイズ量を減らし、時空の微妙な摂動に対する感度を向上させるアップグレードを実施した後、観測所が運用を再開したわずか数日後の2023年5月に重力波信号を検出した。
このユニークな重力波信号は、ルイジアナ州にあるLIGOリビングストン天文台に到達するまでに6億5000万光年を旅しました。研究者たちは、この信号が2つの天体の合体によって発生したと特定しました。一方の天体は太陽の1.2倍から2倍の質量で、もう一方の天体は太陽の2.5倍から4.5倍の質量でした。この信号は「GW230529_181500」、略して「GW230529」と名付けられました。
天体物理学者たちは、小さい方の天体はおそらく中性子星であると結論付けました。しかし、大きい方の天体は既知のどの中性子星よりも質量が大きいため、極小のブラックホールである可能性を示唆しています。この信号とその起源について記述した論文は、現在LIGOのウェブサイトに掲載されています。
この未知の天体は、既知の最も重い中性子星と最も軽いブラックホールの間に存在する見かけ上の質量ギャップを占めています。衝突のさらなる調査により、この未知の天体が研究チームが推測するように低質量ブラックホールなのか、それとも何か他のものなのかが明らかになるでしょう。
「この検出は、中性子星と低質量ブラックホールの間での同様の衝突が、これまで考えられていたよりも高い頻度で起こっている可能性があることを明らかにしています」と、ブリティッシュコロンビア大学の天文学者でLIGO科学コラボレーションの副広報担当者であるジェス・マクアイバー氏は共同発表の中で述べた。
発表によると、コンパクト天体の質量を測定した約200件のうち、見かけ上の質量ギャップにある天体とブラックホールの合体が観測されたのは1件のみだった（重力波の専門家にとって、その信号はGW190814だった）。しかし、今回の観測は質量ギャップ天体と中性子星の合体としては初めてのことだ。
LIGO-Virgo-KAGRAの4回目の観測は4月10日に再開され、2025年2月まで計画された休止なしに継続され、その時までには200以上の重力波信号が観測されると予想されている。
重力波科学にとって、ここ数年は実りある成果が続き、今後さらなる刺激的な成果が期待されています。昨年は、いくつかのパルサー観測コンソーシアムがそれぞれ独立して、重力波背景放射（GBR）の最初の兆候を確認しました。GBRとは、宇宙全体に広がる重力波の絶え間ないささやきであり、超大質量ブラックホール連星の運動に由来すると考えられています。
ESAは今年初め、宇宙重力波観測衛星LISAの計画を正式に承認しました。LISAは、3機の宇宙探査機が三角形の編隊を組んで宇宙空間を回転しながら飛行する計画です。LISAは、LIGO-Virgo-KAGRAで収集されるデータを乱す可能性のある地球上で発生するノイズを一切排除して、重力波を観測します。
チームが精査すべき重要な信号候補はまだ80個残っている。重力宇宙の観測にとって、今後は目覚ましい日々が待ち受けている。
続き：これらの激しい衝突は暗黒物質を生成する可能性がある
