宇宙ベースの物理学ラボは、科学者が重力が時空をどのようにゆがめるかを研究するのに役立ちます

木曜日の早朝、欧州宇宙機関のロケットが、天文学者が空をスキャンする方法を変えるのに役立つ物理学実験室を備えた衛星を搭載した軌道に爆破しました。 成功すれば、LISA Pathfinderプローブは、科学者が超新星とブラックホールの融合によって作られた時空の波紋を検出する方法を開発するのに役立ちます。

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アルバートアインシュタインが一般相対性理論で予測したように、これらのような非常にエネルギッシュなイベントは、時空の構造を波打つ重力波を生成する可能性があります。 現在、ほとんどの天文学者は、可視光や紫外光などの電磁放射の変化を検出することにより、空間内の遠くの物体を調べています。

しかし、電磁放射はその経路上にあるものによって歪められるため、遠方の星、ブラックホール、惑星などを直接観測することは困難です。

しかし、重力波はあらゆるものを通過するため、それらを検出することで、科学者は宇宙での物体や現象を研究するための強力なツールを得ることができます。

「重力波は、宇宙の大部分の暗い部分を研究する最も直接的な方法です」と、LISA Pathfinderに取り組んだトレント大学の科学者ビル・ウェーバーはストーンに語ります。 「ブラックホール、中性子星、および光を放たない他のオブジェクトは異国風に聞こえますが、空の星の典型的な運命であると考えられています。」

重力波の検出に関する問題は、それらが非常に弱いことです。 地球からそれらを研究することには、独自の特別な課題もあります。 重力と「ノイズ」、つまり海洋や大気の動きから車の振動まで、あらゆるものが惑星にあふれていると、ウェーバーはストーンに語ります。 しかし、LISAパスファインダーが地球から900, 000マイル以上離れた目的地に到達すると、相対的な沈黙は、これらのとらえどころのない重力波を見つける方法を見つけるために必要な手がかりを科学者に与えることができます。

LISA Pathfinderが実行する単一の実験は一見単純です。 プローブは、無重力の自由落下で2つの小さな金プラチナブロック間の15インチの距離を測定して維持します。 原子の幅よりも小さな変化を検出するためのレーザーシステムが装備されています。 ジョナサンアモスは、BBCについて、ニューヨークのワンワールドトレードセンターとロンドンのシャードビル間の距離を追跡しながら、髪の幅のほんの数分の1程度の小さな変化を追跡するようなものです。

しかし、プローブは重力波自体を検出しませんが、この実験では、2つのテストオブジェクト間の距離を非常に正確に測定できることを実証できます。

「私たちが調査したい小さな力測定の一連の物理学があります。ESAに戻り、「これは機能します。これらは私たちを制限する物理的効果であり、定量的に研究しました」」とウェーバーストーンに伝えます。 「LISA Pathfinderが成功した場合、それは非常に重要なマイルストーンです。」

探査機は、次の6週間を太陽と地球の間の安定した軌道に移動します。 ESAの科学者は、3月までに測定を開始し、2030年代のフォローアップミッションが最終的に重力波そのものを研究する道を開くことを期待して、研究室の限界を決定します。

編集者のメモ、2015年12月7日：このストーリーのタイトルと概要は、LISA Pathfinderプローブが重力波を直接測定するのではなく、科学者が重力が時空をどのようにゆがめるかを研究するのに役立つテクノロジーであることをより正確に示すために修正されました。