重力波の物理学と観測の歴史

重力波（じゅうりょくは、英: gravitational wave）は、時空の曲率の時間変動が波動として光速で伝播する物理現象である。1916年にアルベルト・アインシュタインが一般相対性理論に基づいてその存在を予言した。

流体力学における重力波とは異なり、一般相対性理論における重力波は時空そのものの歪みが伝わる現象を指す。巨大質量を持つ天体が加速度運動をする際に強く発生する。

重力波の性質と検出の原理

重力波の振幅は非常に小さいため、人工的に作り出して観測することは極めて困難である。そのため、波源は宇宙空間の天体現象に求められる。

検出方法の一つである干渉計型検出器では、マイケルソン干渉計を用いて重力波通過時の微小な距離差を検知する。レーザー光を直交する二方向に分け、時空の歪みに応じて変化する反射鏡の位置を干渉縞の変化から測定する。

検出の歴史

1974年、ジョゼフ・テイラーとラッセル・ハルスが連星パルサーPSR B1913+16を発見し、その軌道周期の減少が重力波によるエネルギー損失と一致することを確認したことで、間接的な証拠が得られた。その後、2016年2月にLIGOチームが2015年9月14日に観測されたブラックホール連星の合体による重力波「GW150914」の検出を発表し、直接検出が達成された。