重力波が自らの光で輝き、今年最高の発見

サイエンス誌は、今年最高の発見として重力波を再び選びました。この権威ある科学出版物が重力天文学の研究に賞を与えるのはこれで2 回目であり、 2017 年のノーベル物理学賞も受賞しました。この機会に、サイエンスは、昨年10月に発表された、 GW170817と呼ばれる史上5番目の重力波の発見を表彰しました。

この信号は 8 月 17 日にアドバンスト LIGO (米国) とVIRGO (イタリア) の天文台によって同時に検出されました。これは、残りの波は北米の検出器によってのみ観測されていたため、歴史的な成果となりました。重力波は2 つの中性子星の合体によって初めて発生しましたが、以前の信号はブラック ホールの衝突後に発生しました。

中性子星は非常にコンパクトで巨大な天体であり、非常に速く回転します。巨大な星が燃料を使い果たして崩壊すると、それを構成する物質の光崩壊プロセスが発生し、電子と陽子が結合して中性子とニュートリノが発生します。その結果、中性子星は宇宙に存在する最も密度の高い天体となります。

実際、このタイプの天体は、半径わずか 10 キロメートルの球の中に太陽質量数個分の質量を持つことがあり、その表面の重力が巨大になります。中性子星は、その高い回転速度と強い磁場により、一種の「光の標識」のように動作します。第 5 の重力波の場合、2 つの中性子星はおそらく約 100 億年前に消滅し、地球から 1 億 3,000 万光年離れたところで起こったそれらの合体は、他の予期せぬ出来事とともに歴史的な信号を引き起こしました。

宇宙の爆発による光と波

学術誌フィジカル・レビュー・レターズ、ネイチャー、アストロフィジカル・ジャーナル・レターズに掲載された論文で発表されたように、研究者らは5番目の重力波に加えて、重力波源からのガンマ線と光のバーストを捕捉することもできた。キロノバと呼ばれるこの現象は、2 つの中性子星の合体後に発生する古典的な新星よりも 1,000 倍明るい強力なバーストです。昨年10月まで、わずか30年以上前に理論家によって予測されたこの種の爆発は直接観測されていなかった。

この研究は、短命ガンマ線バーストの起源に関する最も強力な証拠を提供しました。さらに、科学者たちは、この種の出来事と鉄より重い化学元素の生成との関係を確立することに成功した。地球に最も近い重力波を生じた中性子星の合体後、キロノバにより化学種は光速の5分の1で分散した。この結果は、これらの宇宙現象が化学元素の「工場」として機能しているという仮説を裏付けています。

「重力波は与え続ける贈り物です」とサイエンス誌の編集長ティム・アッペンツェラーは説明します。 「観測者たちは、2つの中性子星の衝突による重力波を検出しただけでなく、ガンマ線から電波に至るまで、光のあらゆる波長でその出来事を目撃した。この規模の出来事を見る可能性は非常に完全であり、天体物理学を変革することが約束されている」 、この観察は明らかに2017年の科学的発見となった」と強調して編集委員会の決定を説明した。

Scienceが強調する科学の進歩は、2 つの中性子星の合体による重力波だけではありません。同誌は、絶滅の危機に瀕している新種のオランウータンの発見や、分子を観察するために使用される革新的なノーベル賞受賞技術であるクライオ電子顕微鏡の応用も選定の対象に含めている。 CRISPR-Casゲノム編集システムとニュートリノに関する研究は、2017 年の科学におけるその他の重要な進歩です。