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相対性理論

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1: 2019/04/15(月) 16:47:09.08 ID:CAP_USER
■次はいよいよ私たちの銀河系中心にあるブラックホールを解明へ

2017年4月にM87のブラックホールの観測が行われ、5ペタバイト(1ペタバイトは1000兆バイト)におよぶデータが収集された。科学者たちがこの膨大なデータを解析し、ブラックホールの顔写真を構成するには2年もの歳月を要した。

(中略)

■膨大なデータから見えてきたこと

画像を手にした科学者たちは、ブラックホールの物理学の謎を深く研究できるようになった。そこには基礎の確認も含まれている。

「こうした観測から知りたいのは、ブラックホールの特性が、アインシュタインの理論から予想されるものと同じかどうかということです」とリース氏は言う。

 これまでにわかった範囲でいえば、アインシュタインの予想はどちらかと言えば正しかったようだ。アインシュタインはブラックホールの存在については懐疑的だったが、彼が1915年に発表した一般相対性理論の方程式の解は、宇宙に非常に重い天体があれば、それは球形で、光の輪に埋め込まれた黒い影のようなものであると予言していた。

M87のブラックホールの画像はその予想と一致していた。光の輪はやや不均一で、膨らんだドーナツのように見えるが、それも予想されていた。ブラックホールのまわりを回る円盤は、その一部が私たちの方に向かって動いているため少し明るく見えるのだ。

「全体が動いているため、一部は私たちに向かってくるのです。『インターステラー』の表現は、この点で間違っています!」と、マーコフ氏は2014年のSF映画で描かれた超大質量ブラックホールとの違いを指摘した。「この画像には圧倒的なものがあります。私たちは今、時空の吸い込み穴を見ているのです」


■ブラックホール 底なしの食欲

ブラックホールというと虚空のようなイメージがあるが、実際には宇宙で最も高密度の天体であり、それが途方もない重力を与えている。巨星が崩壊することによってできるブラックホールは、ニューヨーク市の大きさに太陽の10倍の質量が詰まっている。銀河の中心にある超大質量ブラックホールは、太陽の数十億倍の質量をもち、その起源は謎に包まれている。

https://cdn-natgeo.nikkeibp.co.jp/atcl/news/19/041200223/ph_kakomi.jpg

M87
1781年、天文学者シャルル・メシエは、おとめ座に恒星とは異なる明るい天体を発見した。今日、M87(メシエ87)として知られるこの天体は、5500万光年の彼方にある、数兆個の恒星からなる銀河である。M87の中心には太陽の65億倍の質量をもつ超大質量ブラックホールがあり、そこに非常にコンパクトな電波源があると推測されている。

1.特異点:アインシュタインの方程式によると、恒星が自分の重力で潰れてできたブラックホールの中心は、密度が無限大で次元のない「特異点」になっているという。特異点は数学的な意味での穴であり、実在はしていないようである。

2.事象の地平線: M87の超大質量ブラックホールの事象の地平線の大きさは約400億kmで、この境界線を越えると、光さえ逃げ出すことができなくなる。

3.静止限界:ブラックホールの自転は、空間をねじ曲げ、近くを軌道運動する物体を加速または減速する。静止限界は、ブラックホールの自転に対して光速で運動する物体が静止しているように見える軌道だ。

続きはソースで

ナショナルジオグラフィック日本版サイト
https://natgeo.nikkeibp.co.jp/atcl/news/19/041200223/ 
ダウンロード (2)


引用元: 【解説】ブラックホールの撮影成功、何がわかった?[04/12]

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1: 2019/02/24(日) 16:54:05.53 ID:CAP_USER
~量子力学と相対性理論を統合した“万物の理論”に向け前進

 東北大学 学際科学フロンティア研究所/電気通信研究所の松本伸之助教(兼JST戦略的創造研究推進事業 さきがけ研究者)、東京大学 大学院理学系研究科の道村唯太助教、国立天文台 重力波プロジェクト推進室の麻生洋一准教授、東北大学 電気通信研究所の枝松圭一教授らの研究グループは20日、石英の細線で懸架された7mgの鏡の振動を、1秒間で10-14m程度の分解能で読み取れる測定器を開発した。
https://pc.watch.impress.co.jp/img/pcw/docs/1170/663/1_l.jpg

 現代における物理法則は、量子力学と呼ばれるミクロ世界の法則と、一般相対性理論と呼ばれるマクロな法則の2つで説明できるが、両理論が確立されて以来100年近くの間、理論の統合が実現できておらず、1つの理論であらゆる物理法則を説明できない。これは、相対性理論で説明できる重力が、量子力学で説明できないからだ。

 物理学には4つの相互作用がある。このうち強い相互作用はグルーオン、電磁相互作用は光子、弱い相互作用はウイークボソンとよばれるゲージ粒子の交換によって発生すると考えられている。しかし、最後の重力相互作用をもたらすと言われる重力子の作用はあまりにも小さいため、いまのところ発見されていない。

 というのも、これまで原子干渉計、ねじれ振り子、光格子時計などによって測定されたもっとも小さな重力源の質量は90gであったのに対し、もっとも重い量子状態を実現した物体は40ngで、両実験のスケールには10桁という大きな隔たりがあったからだ。

続きはソースで

https://pc.watch.impress.co.jp/img/pcw/docs/1170/663/2_l.jpg

https://pc.watch.impress.co.jp/docs/news/1170/663/
images


引用元: 【測定器】東北大ら、0.1gの物体が生む重力を測定できるセンサー[02/20]

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1: 2019/03/27(水) 03:08:36.13 ID:CAP_USER
銀河の重力によって光がねじ曲げられ、同じ天体が複数に分裂して見える現象「重力レンズ」の新たな実例が発見されました。重力レンズが発生した際の見え方にはさまざまなパターンがありますが、今回発見されたものは上下左右の4つに分かれているパターンで「アインシュタインの十字架」と呼ばれるものです。
https://i.gzn.jp/img/2019/03/26/new-einstein-cross/00_m.jpg

A New Einstein Cross Gravitational Lens of a Lyman-break Galaxy - IOPscience
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ab0aeb/meta

A new Einstein cross is discovered
https://phys.org/news/2019-03-einstein.html

一般相対性理論では、時空は重い物体から発生する重力によってゆがみ、そのゆがんだ時空に沿って光が曲がって進むと述べられています。従って、観測者と観測対象との間に別の天体があった場合には中央の天体が凸レンズの役割を果たし、見かけ上では観測対象が分裂して見えることとなります。これが「重力レンズ効果」です。下の画像では実際に光が通った経路が白い矢印で示されており、見かけ上の経路がオレンジの矢印で示されています。
https://i.gzn.jp/img/2019/03/26/new-einstein-cross/Gravitational_lens-full_m.jpg

重力レンズ効果によって天体が分裂して見える場合、その分裂した天体同士の距離は非常に小さくなっているため、重力レンズ効果が起きていることを見つけるのは困難です。さらに、一見重力レンズ効果が発生しているような天体を発見したとしても、それが本当に同一の天体から発せられた光なのかを確かめる必要があります。

続きはソースで

https://i.gzn.jp/img/2019/03/26/new-einstein-cross/5c8f8a60dba4f_m.jpg

https://gigazine.net/news/20190326-new-einstein-cross/
ダウンロード


引用元: 【重力レンズ】200億光年先の銀河が重力レンズで4重に見える「アインシュタインの十字架」が発見される[03/26]

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1: 2018/10/11(木) 21:49:21.11 ID:CAP_USER
■動画
Supercomputer Simulation Reveals Supermassive Black Holes https://youtu.be/uDhDZi9Qxhk



よーわからんけどカッコいいぃぃ。重力レンズゥゥゥ!

NASAが新しいスパコンにアインシュタインの相対性理論を採り入れ、ふたつの超大質量ブラックホールがグルグルと回転する様子をシミュレートしました。

このシミュレーションにより、科学者たちにとってブラックホールが融合時にどのように動き、かつどのように光を発するのか? その理解が深まるようになっています。

これは銀河が合併する凄まじい宇宙イベントですが…チョイチョイ起こる現象だというからオドロキです。

動画によりますと、一番外側の輪はガスで、ぶつかり合うふたつのディスクの中心がブラックホールとのこと。回転するに従い、ガスが環状の軌跡を描くのです。ちなみに、ディスクがぶつかる接点の黒丸は、シミュレートされないエリアなんですって。実際はここどうなってるんでしょうね?

■回転時に見られるもの
磁力と重力がガスを熱くさせ、赤外線とX線の光を放出します。ですが我々の視点では真横から見ることになり、過密な重力が宇宙時間を歪めるのです。それが重力レンズ効果を生み、ブラックホール及びガスの球がすれ違うたびグニャグニャに見えることに…。

■しかし誰も見たことがない
チョイチョイ起こる現象だという割には、実は地球上の科学者たちは誰もふたつの超大質量ブラックホールが合体する様子を見たことがないんですって。なぜならそれは、この地球からあまりに遠すぎる銀河で起こっているから。

続きはソースで

360-degree Simulated View of the Sky Between Two Supermassive Black Holes https://youtu.be/Em4OFLjMux0


https://assets.media-platform.com/gizmodo/dist/images/2018/10/05/181005_blackhopes-w1280.jpg

https://www.gizmodo.jp/2018/10/nasa-simulations.html
ダウンロード (1)


引用元: 【宇宙】〈動画〉正気を失いそう。NASAがふたつの超大質量ブラックホールが融合する姿をシミュレートした動画が控えめに言ってヤバい

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1: 2018/10/01(月) 23:13:25.78 ID:CAP_USER
重力の大小で時間の進み方が異なるという物理学者アインシュタインの一般相対性理論を証明する実験を、東京大の香取秀俊教授(量子エレクトロニクス)らの研究チームが東京スカイツリー(東京都墨田区)で行う。香取教授が開発した高性能の時計を2日夜に地上450メートルの展望台と1階会議室に設置し、微調整した上で今月中旬以降に実施する。

地球の重力は中心から離れるほど小さくなるため、高い場所ほど重力が小さくなり、時間の進み方がわずかに早くなるとされる。相対性理論を基にした計算では、450メートル差があると1日4ナノ(ナノは10億分の1)秒の差が出るという。

 実験に使う時計は、2005年に開発した「光格子時計」。

続きはソースで

https://cdn.mainichi.jp/vol1/2018/10/02/20181002k0000m040016000p/6.jpg?1

毎日新聞
https://mainichi.jp/articles/20181002/k00/00m/040/014000c
ダウンロード


引用元: 【物理学】東大スカイツリーで「相対性理論」の証明実験[10/01]

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1: 2018/07/12(木) 13:09:29.99 ID:CAP_USER
中性子星-白色矮星-白色矮星の三重星系を分析する研究が実施され、「外部の重力場の中で自由落下する物体の加速度は、物体自体の重力にかかわらず一定である」という原理が、これまでで最も厳密な試験に合格した。この原理は、アインシュタインの一般相対性理論における重要な予測であり、今回の研究知見によって裏付けられたことを報告する論文が、今週掲載される。

一般相対性理論は、他の重力論と異なり、自由落下する物体の加速度は一定という前提に基づいている。この原理は、強い重力場を持つ中性子星のような天体にも当てはまると考えられており、「強い等価原理」として知られる。ただし、強い重力場の領域で、この原理の検証が行われたことはなかった。

続きはソースで

https://www.natureasia.com/ja-jp/research/highlight/12584
ダウンロード (3)


引用元: 【物理】自由落下の普遍性を確認 アインシュタインの一般相対性理論の正当性裏付け・・・中性子星-白色矮星-白色矮星の三重星系の分析結果

自由落下の普遍性を確認 アインシュタインの一般相対性理論の正当性裏付け・・・中性子星-白色矮星-白色矮星の三重星系の分析結果の続きを読む
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