理論物理学を仕事にする
一般相対性理論（ブラックホール・重力波）研究の現場から

1. 私の高校時代
2. 現在の私の研究
3. 理系の研究者になるには
4. 職業選びについて

栄光33期

真貝寿明

（大阪工業大学情報科学部教授）

https://www.oit.ac.jp/is/shinkai/

2023/10/4 @ 栄光学園

https://www.nhk.jp/p/ts/883N4WZPGQ/

Word Cloudで，論文の概要のワードを抽出したもの

https://inspirehep.net/

私の高校時代高校１年の頃

将来について真剣に悩んでいた• ブラスバンド部でクラリネットを吹いていた．

夏には4人で白樺湖・美ケ原にハイキング旅行．

• ことあるごとに丹沢ヒュッテに通っていた• 成績は中の上．
• 中学3年間，ウルフ先生に理科１を教えてもらい，

物理・地学は大好きだった．ただし成績は良くない．
数学は苦手．行列が理解できず，成績赤点．

読んだ本すべてに単純に影響されてしまう時期

文化人類学？
• 「曠野から」（川田順造）• 「天文学者のノート」（古在由秀） 天文学？
• 新田次郎 登山小説家？
• 「暮らしの気象学」（倉嶋厚） 天気予報士？
• NHK教育テレビ製作？
• 「社会あんぐるよりどりみどり」（宮崎緑）• 「量子力学的世界像」（朝永振一郎） 物理学者？
• 物理 One Point シリーズ 乱読はじまる• 文章を書くのが好きだった．英語も努力していた．

だが，いろいろ努力してもなかなか実を結ばない時期．

• 自分が文系なのか理系なのか分からなかった．
4

私の高校時代高校１年の終わり• 物理か天文学をやってみよう，と決める．
（数学も苦手だし，物理も得点源ではないが，物理の背後にある すっきりした論理が好きだ．
物理を考えているのが好きだ．）• 自分は理系なのかな，と一度決めてみたら，暗雲が消え去った気分になった．

• 真貝「天文学者目指して頑張ります」
谷口先生「足元にも気をつけてください」

5

近代物理学から現代物理学へ

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物理学奇跡の年 1905年

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近代物理学から現代物理学へ

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7

特殊相対性理論（1905年）

一般相対性理論（1915年）

一般相対性理論
強い重力場での時空の力学「重力の正体は空間の歪みである」

特殊相対性理論
光の速さに近い場合の力学「時間の進み方は観測者によって異なる」

ニュートン力学F = ma8特殊相対性理論の誕生

電磁気学の完成から生じた疑問

Eは電場，Bは磁場
cは光速

誰が測った光速???

光の速さは誰が測っても同じ，と考えてみよう
時間の進み方は，相対的だ．測定する人の運動状態によって異なる．
アインシュタイン9特殊相対性理論の結論

時間の進み方は観測者によって異なる動いている人の時間の進み方は 静止している人よりも遅い
時間の進み方は相対的になる

10

特殊相対性理論の実験的確認

素粒子の寿命は確かに延びている！

ISSは秒速 7.8km
1年間乗務すると…
0.01067秒 地表より時間が短くなる
11ガモフ 『不思議の国のトムキンス』 (1943)
光の速度が時速30km だったとしたら，日常生活でも相対性理論の効果がいろいろみえる．

自転車に乗っている人から見ると，ゆがんだ風景に静止している人から自転車の人を見ると，薄っぺらく見えるv = 0.2c<latexit sha1_base64="GNZU+ZBhsOxoTA6l8OLC1CYM6s4=">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</latexit>v = 0.8c<latexit sha1_base64="Q9tZ0/txuTeTPVC6cVEeuRhNzVw=">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</latexit>

葭矢景淑君の卒業論文(大阪工業大学情報科学部)から12

万有引力の法則

13一般相対性理論（1915年）
1905年の相対性原理では，等速運動しか扱っていない．
加速度運動する場合の相対性理論はどうなるだろうか．
加速度運動する代表が重力のはたらきだ．
重力の正体はなんだろうか．
自由落下するエレベータ内では，重力がはたらいていることを感じない．
重力は局所的には消すことができるが，大域的には消せない．

重力の正体は 空間の性質だ
空間のゆがみが重力の正体だ

エレベーターの思考実験

14一般相対性理論（1915年）

重力の正体は，空間の性質だ

空間のゆがみが重力の正体だ15

一般相対性理論（1915年）

空間のゆがみが重力の原因だ
光や物体は まっすぐ進んでいるつもりでも 曲がって進む
16

水星の近日点移動
水星の近日点移動の問題（ルベリエ，1854）
100年で574秒角ずれる．2250世紀で完全な「ばら模様」．
→→金星の影響で277秒角，木星で153秒角，地球で90秒角，
その他の惑星で10秒角分の説明が可能．
残りの43秒角は？？？
1915年，アインシュタインが，できたばかりの一般相対性理論を適用すると，「43秒角の歳差運動」が出てきた．
心臓の鼓動を感じた
最終的に一般相対性理論は，一つの論理的構造物としてここに完成した．（1915年11月25日）

一般相対性理論が予言したもの

X宇宙は膨張するはずない

ブラックホール特異点は簡単• 重力によってゆがんだ空間では，光の経路も曲がる（重力レンズ）
重力波は座標系の変換で消せる• 重力によってゆがんだ空間では，時間の進み方は遅くなる（重力赤方偏移） X すぎる仮定をしたからだ
X• 強い重力のもとでは星はつぶれ続ける（ブラックホール）• 宇宙全体は動的でなければならない（膨張宇宙）
一般相対性理論は日常生活に影響することはない
X• 重力波が宇宙空間を伝わる（重力波）
17

Sの科学

【物理】

Sの科学

Yの科学
Ｙの科学

physics 物理
mathematics 数学
statistics 統計学
genetics 遺伝学

astronomy 天文学
economy 経済学
biology
生物学
archaeology 考古学
anthropology 人類学
sociology 社会学

体系化の学問
対象物の性質を理論で説明

発見の学問
対象物を分類し記載

相対性理論

ブラックホール
膨張宇宙
重力波
18

光も脱出できない天体とは・・・
とてつもなく 重くて小さな天体ではボールを速く投げ上げると，高くまで飛ぶ
秒速
30万 km

地球からの脱出速度
秒速 12 km

光は当然
脱出できる

光も
脱出できない地球質量が半径9mmになったら，ブラックホール19ブラックホール

ブラックホール＝重力が強すぎて 光さえも出られない天体＝因果的に隔離される領域 境界＝地平面（ホライズン）

20

天の川銀河出典 天文学辞典（日本天文学会） HP

21

天の川銀河の中心には巨大ブラックホールがある（太陽質量の400万倍）

2020年ノーベル物理学賞
2020年 ノーベル物理学賞受賞
ロジャー・ペンローズ「ブラックホール形成が一般相対性理論におけるごく自然な帰結となることの発見に対して」
ラインハルト・ゲンツェル
アンドレア・ゲズ「天の川銀河の中心に超大質量なコンパクト天体を発見したことに対して」

22

2019年4月10日 国立天文台グループ「ブラックホールの直接撮像に初めて成功」

38期
M87銀河 （地球から5500万光年，太陽質量の65億倍）

本間希樹氏

出典 Event Horizon Telescope HP

23

2022年5月２２日 国立天文台グループ「天の川ブラックホールの撮像に成功」

38期
天の川銀河中心 （地球から3万光年，太陽質量の400万倍）

本間希樹氏

出典 Event Horizon Telescope HP

24www.phdcomics.com“gravitational waves explained”

25

26

ブラックホール合体と重力波放出のシミュレーション(1990年代­2000年代)

２つのブラックホールの合体と重力波放出（1995年，NCSAグループ）
時間発展データから外向きの重力波を表現する方法は，
Gunnarsen-Shinkai-Maeda (94) の変換公式（NCSA-AEIグループ，1998年）

27

http://www.ligo.org/magazine/LIGO-magazine-issue-8.pdf

重力波の発生と伝播
連星ブラックホールや連星中性子星レーザー干渉計29

重力波の初観測

米国 LIGO欧州 Virgo連星ブラックホールの合体によって生じた重力波
太陽質量の36倍と29倍のブラックホールが合体して，太陽質量の62倍のブラックホールになった．

2015年9月14日 GW150914

30重力波波形を音にすると．．．

はじめ2回は実周波数，後の2回は聞えやすいように+400Hz
https://mediaassets.caltech.edu/gwave31

連星中性子星合体 重力波検出，多くの天文台が同時観測
GW17081732

重力波観測装置

KAGRA（かぐら：大型低温重力波望遠鏡）
Kamioka Gravitational wave detector, (Large-scale Cryogenic Gravitational wave Telescope)

望遠鏡の大きさ：基線長 3km
望遠鏡を神岡鉱山内に建設
地面振動が小さい岐阜県飛騨市にある神岡鉱山
鏡をマイナス250度（20K）まで冷却
熱雑音を小さくするため鏡の材質としてサファイア
光学特性に優れ、低温に冷却すると熱伝導や機械的損失が少なくなる

http://gwcenter.icrr.u-tokyo.ac.jp/plan/history

33

KAGRA（かぐら：大型低温重力波望遠鏡）

34

KAGRA（かぐら：大型低温重力波望遠鏡）

2019年10月，アメリカ・ヨーロッパとの研究協定に調印

35

２０２３年5月から 日米欧で重力波共同観測中
ヨーロッパ・VIRGO

North [deg]アメリカ・LIGO

日本・KAGRA（岐阜・神岡）

KAGRA

LHO
50

LIGO-Hanford
Virgo

Virgo

KAGRA

LLO

South [deg]0-50

LIGO-Livingston
-150

-100

West [deg]

-50

0

50

100

East [deg]

150

36

2021年11月

重力波カタログ３

発表

https://www.ligo.org/science/Publication-O3bCatalog/index.php

LIGO-Virgo-KAGRA Science Summary (2021 年 11 月 7 日)

https://www.ligo.org/science/outreach.php

GWTC-3, 重力波イベントのカタログ第３版

はじめに

GWTC-3 (突発的重力波カタログ，Gravitational-Wave Transient Catalog-3) は，ライゴ (LIGO)，ヴィルゴ (Virgo)，

および KAGRA（かぐら）から提供される，3 番目の突発的重力波カタログです．GWTC-3 は，2019 年 11 月から 2020
年 3 月まで続いた第 3 期観測期間の後半 (O3b) で検出された重力波イベントをこれまでのカタログに加えて更新したものです．その結果として，GWTC-3 は，現在までに観測されたイベントをすべて集めた最大の重力波カタログです．

まずは，これまでの重力波カタログの復習からはじめましょう．

• GWTC-1 は，第１期と第２期の観測期間（O1 と O2）で検出された 11 個のイベントを含んだカタログでした．
• GWTC-2 は，O1, O2, と第 3 期前半（O3a）で得られた全部で 50 個のイベントを含んだカタログでした．

• GWTC-2.1 は，O3a 中に検出されたイベントの定義を見直した結果，新たに 8 個のイベントを加え，GWTC-2の 3 個のイベントを除いたカタログでした．ここでは，天体物理学的な信号である確率が 50% より小さなイベ
ント候補を除くことにしました（以下の「重力波の検出」の項を参照してください）．結果として全部で 55 個のイベントを含んだカタログになりました．

• GWTC-3 （今回のカタログ）では，O3b 中に検出された 35 個のイベントを追加し，現在までに観測されている合計 90 個ものイベントを含むカタログになりました．（以下の図 3 は，膨大に増えてきた検出イベントの質量分布を示しています．）

O3b の最後 (2020 年 4 月) には，KAGRA が LIGO と Virgo に加わりました．KAGRA は, ドイツにある GEO 600との共同観測を２週間実施しました．この観測の結果については，別に報告します．

これまでの私たちの重力波観測はすべて，ブラックホールや中性子星からなる連星の合体を波源とするものです．

これらをコンパクト天体と呼び，私たちは，これらが巨大な星の残骸であると想定しています．重力波のイベントには，連星ブラックホールの合体，連星中性子星の合体，中性子星-ブラックホールの合体の組み合わせがあります．
私たちの検出器の感度がより上昇するにつれて，重力波イベントの発見効率は劇的に改善されてきました．2015 年に最初の検出を行ってからの，長い道のりの成果です．

この要約には，データの収集方法，検出方法，連星合体イベントの特徴の推定方法，GWTC-3 のハイライト，および将来計画されている観測について書かれています．

重力波検出器より遠くの信号を検出できるため，より多くの検出がて解析手法の改善の組み合わせにより，LIGO と Virgo

期間がありました．この１ヶ月の休止期間中に，多く期待できます．O3 は O3a と O3b の 2 つの観測期間に分かれており，その間の 2019 年 10 月に 1 か月の休止

長年にわたる検出器の改良とデータの質の向上，そしのアップグレードと修理が行われました．その中には，の感度は向上してきました．重力波検出器の感度を測

LIGO のリヴィングストン (Livingston) 検出器での鏡の定する方法はいくつかあります．1 つは，検出器が典クリーニング，LIGO のハンフォード (Hanford) 検出器

型的な連星中性子星の合体を検出できるおおよその距での真空装置の交換，Virgo でのレーザー強度の増大な離を推定することです．検出可能な距離が大きいほど，

1

LIGO-Virgo-KAGRA Science Summary (2021 年 11 月 7 日)

https://www.ligo.org/science/outreach.php

LIGO と Virgo の第 3 観測期間のブラックホールと中性子星の母集団の統計

プがあることが予測されています．この場合，瀕死のIntroduction星の外層が放出され，質量の小さいブラックホールが残ブラックホールや中性子星のような，コンパクト天

るか，残骸がまったく残りません． したがって，これ体で構成される連星の合体による個々の重力波イベン

らのギャップのどちらかまたは両方が存在すれば，私

トからは，固有の重力波源の特性を明らかにすることたちは，巨大な星がどのように一生を終わらせるかにができます．しかし，これらの連星系が宇宙全体でどついて学ぶことができます．

のように形成され進化してきたかを明らかにするためには，多くの重力波イベントを観測して母集団の統計を明らかにすることが必要です．コンパクト天体の質

量とスピンの分布を測定することは，連星系の形成過程を明らかにすることにつながるため，私たちは，特に注目しています．

科学者たちは，コンパクト天体の連星系が宇宙で形成される可能性として２つの方法に焦点を当ててきました．以下では２つの「チャンネル」と呼ぶことにします．孤立した連星進化チャンネルでは，巨大な恒星がつくる連星が共に進化し，それぞれが最終的に爆発して，中性子星またはブラックホールになったコンパ
クトな連星が形成された，と考えます．動的形成チャンネルでは，球状星団や中心核星団のような密集した環境で，中性子星やブラックホールが結合して連星系を形成する，と考えます．これらの形成チャンネルはどちらも，重力波で検出されるコンパクト天体の観測

図 1: 私たちの論文で統計解析された連星系の母集団．横軸

可能な量に独自の特徴を残します． LIGO によって検に大きい方の天体の質量，縦軸に小さい方の天体の質量を表す．関心を引く個々のイベントをマークしている．また，連星の質量比と総質量の線も示す． (Credit: LIGO-Virgo-KAGRA
Collaboration / IGFAE / Thomas Dent.)

出可能な重力波源は，太陽質量（記号 M! で表します）の 1 倍から 100 倍の範囲を広くカバーすると予想されます．しかし，天体物理学的プロセスが異なると，この質量の範囲全体で，ブラックホールや中性子星が検出されない領域が生じる可能性があります．たとえば，

コンパクト連星系の形成史を解くもう 1 つの重要なX 線と重力波による最近のコンパクト天体の観測では，

特徴は，構成天体の自転（スピン）軸の公転軌道軸に対量の大きい中性子星と最も質量の小さいブラックホー軸に対して，自転軸をわずかに傾けていることが，季節

3〜5 M! の範囲に低い質量ギャップが存在し，最も質する方向です．たとえば，地球が，太陽の周りの公転

ルの間に空白があることが示唆されています．この空の原因になっています．孤立して形成されたコンパク

白は，巨大星がどのように死ぬかを支配する物理的メト連星では，通常自転軸が軌道の公転軸と同じ向きをカニズムによって説明される可能性があります．また，向いているのに対し，動的に形成された連星は自転軸脈動対不安定型超新星の理論によって，ブラックホーがランダムな方向を向いている可能性があります．重ルには，約 50 から 120 M! の範囲で，高い質量ギャッ力波で調べることができる 3 番目の重要な観測可能な1

2021年11月

重力波カタログ３

https://www.ligo.org/science/Publication-O3bCatalog/index.php

発表2021年11月

2015/9̶2018/6

重力波カタログ３

発表2021年11月

2015/9̶2018/6

重力波カタログ３

2019/4̶2019/9

発表

2021年11月

2015/9̶2018/6

重力波カタログ３

2019/4̶2019/9

発表

2019/11̶2020/3

2021年11月

2015/9̶2018/6

重力波カタログ３

発表2021年11月

重力波カタログ３

2019/4̶2019/9

発表

2021年11月

重力波カタログ３

発表

2019/11̶2020/3

2021年11月

重力波カタログ３

発表

2015/9̶2020/3

2021年11月

重力波カタログ３

発表

2015/9̶2020/3

未解決問題：ブラックホールの質量分布

この現状をどう説明する？
150 Msun 超も存在
BHの形成過程？

連星BHの形成過程？

90 Msun が上限ではなかった35 Msun のBHが最も多い

質量ギャップ帯 3‒5 Msun
この天体の正体は？

重い中性子星 ?
軽いBH?
Exotic Object?

中性子星の最大質量？

原子核の状態方程式？

想定よりも連星中性子星が少ない連星中性子星の形成過程？

47理科年表2024 (2023年11月発売）
重力

波2023-0815 田中・真貝

重力波の生成機構 一般相対性理論によれば，大質量でコンパクトな天体が加速度運動
することにより，重力波が発生する．重力波源としては連星の合体や超新星爆発，非球対称な星の高速回転や，宇宙初期に起源をもつ重力波が宇宙空間を伝播していると考えられる．
これらのうち，データとの相関解析を可能にする波形予測ができるのは，連星合体からの重力波である．十分に合体前はニュートン力学に相対論補正を加えたポスト・ニュートン展開
により，合体前後は数値シミュレーションにより，合体後ブラックホールが生じる場合にはブラックホール時空の摂動によっても波形モデルが得られる。これらのモデルと重力波干渉計で得られる信号の相関をとることで，連星ブラックホール（以下 BBH）や連星中性子星（BNS），および中性子星・ブラックホール連星（NSBH）の合体現象による重力波の検出、
および、パラメータ推定が 2015 年以来可能になった．
重力波の観測 これまでに，米欧のレーザー干渉計 LIGO, Virgo によって，O3b と呼ばれる観測期間終了までに，BBH 波源の重力波が 85 例，BNS 波源が 2 例，NSBH 波源が 2例，片方が BH で相方が不明なもの 1 例 の合計 90 例が報告されている．日本の KAGRA（かぐら）も O3b の最後に共同観測に入った．O4 観測が，2023 年 5 月から 18 ヶ月間の予定で行われている．
重力波イベントは，観測された年月日を用いて，GW150914 の形で命名される．O3a 期より，時分秒を加えた名称が正式となった．重力波イベントは速報体制が取られ，多波長電磁波追観測が可能になっているが，これまでに波源が特定されたのは GW170817 のみである．
干渉計

重力波レーザー干渉計の位置と腕の向き（例えば N 36◦ W は，北から西方に 36◦ の向きを指す．）

LIGO Hanford
LIGO Livingston
Virgo
KAGRA
観測期

O1
O2
O3a
O3b
O4

所在地
米国
米国
欧州
日本

腕長 (km)

4
4
3
3

緯度

46◦ 27" 19"" N
30 33 46 N
43 37 53 N
36 24 36 N

経度

119◦ 24" 28"" W
90 46 27 W
10 30 16 E
137 18 36 E

観測期間 (Observing Run)

Advanced LIGO

年 月 日
年 月 日
2015 9 12 –2016 1 19
2016 11 30 –2017 8 25
2019 4 1 –2019 9 30
2019 11 1 –2020 3 27
2023 5 26 –Advanced Virgo

年 月 日

年 月 日

–
2017 8 1 –2017 8 25
同左
同左
2023 後半より開始

X-腕N 36◦ WW 18◦ S
N 19◦ EE 28.3◦ N

Y-腕W 36◦ S
S 18◦ EW 19◦ N
N 28.3◦ W

KAGRA

年 月 日

年 月 日

–
–
–
(O3GK) 2020 4 7 –2020 4 21
2023 5 26 – 6 25, 2024 春に再開観測された中で特筆すべきイベント 突発的重力波カタログ 3（GWTC3）として 2021 年
11 月に発表されたものが最新の重力波イベントカタログである．
GW150914 最初に報告された重力波直接観測イベント．BBH の存在を明らかにし，太陽質量（M# ）の 30 倍以上の BH の存在を初めて確認した．GW170817 最初に報告された
BNS イベント．直後に多くの追観測がなされ，マルチ・メッセンジャー天文学の初めての成功例となった．重力波波形から得られた中性子星の状態方程式に対する制限は核密度 ρnuc =234
2.8 × 1014 g/cm3 の 2 倍の密度における圧力として 2ρnuc = 3.5+2.7−1.7 × 10 dyn/cm (90%信頼区間) である．γ 線が重力波のピークと 1.7 秒差で到着したことから重力波伝播速度の光速からのずれの割合は 1 × 10−15 以下と制限された．また，可視・赤外における追観測か
ら鉄以上の重元素合成の形跡が見られ，r-過程元素合成の重要なチャンネルになっていることを示唆している．GW190412 明らかに質量比の大きな BBH からの重力波で，重力波の高次モードの検出が試みられた．GW190425 ２番目に発見された BNS．GW190521 総質
量が最大の BBH で，合体後の質量が 150M! 程度と考えられる．いわゆる中間質量 BH の領域の候補天体の初の発見となった．BBH の合体の第２世代の合体とも考えられている．
GW190814 星形成のシナリオでは不可能とされる 2–5M! の質量領域のコンパクト天体からの重力波と考えられる．GW200115: 初めて高い精度で NSBH 合体として報告されたイ
ベント．
報告されたおもな重力波（2023 年 6 月現在）
連星の質量を M1 , M2 としたときの，チャープ質量 Mc = (M1 M2 )3/5 /(M1 + M2 )1/5 , 質
量比（中央値の比）M2 /M1 ，有効スピン χeff ，最終的に形成された BH の質量 Mfinal (NS を含む場合は全質量 M全 = M1 + M2 )，距離，波源特定精度（平方度）(∆θ)2 ，シグナル・ノ
イズ比 (SNR) を示す．幅のある量は 90% の信頼区間．(種類ごとに日付順．BBH については，GW190521 と SNR が 17.3 より大きいもののみ．)
イベント (BBH)
GW150914
GW170814
GW190412
GW190521
GW190521 074359
GW190814
GW191109 010717
GW191204 171526
GW191216 213338
GW200112 155838
GW200129 065458
GW200224 222234
GW200311 115853
イベント (BNS)

GW170817
GW190425
イベント (NSBH)

GW190917 114630
GW200115 042309

Mc (M! )28.6+1.7−1.5
24.1+1.4−1.1
13.3+0.5−0.5
63.3+19.6−14.6
32.8+3.2−2.8+0.06
6.11−0.05
47.5+9.6−7.5+0.38
8.55−0.27
8.33+0.22−0.19
27.4+2.6−2.1
27.2+2.1−2.3
31.1+3.2−2.6
26.6+2.4−2.0
Mc (M! )1.186+0.001−0.0011.44+0.02−0.02
Mc (M! )3.7+0.2−0.2+0.05
2.43−0.07

質量比
0.86
0.82
0.32
0.58
0.77
0.11
0.72
0.69
0.64
0.79
0.84
0.81
0.81
質量比

-0.01+0.12−0.13
0.07+0.12−0.12
0.21+0.12−0.13-0.14+0.5−0.45
0.1+0.13−0.13
0+0.07−0.07
0-.29+0.42−0.31
0.16+0.08−0.05
0.11+0.13−0.06
0.06+0.15−0.15
0.11+0.11−0.16
0.1+0.15−0.15-0.02+0.16
−0.2

0.22
0.24

-0.08+0.21−0.43-0.15+0.24
−0.42

0.87
0.62
質量比

χeff

χeff

0+0.02−0.01
0.07+0.07
−0.05
χeff

Mfinal (M! )63.1+3.4−3.0
53.2+3.2−2.4
35.6+4.8−4.5
147.4+40.0−16.0
72.6+6.5−5.4
25.7+1.3−1.3+18.0
107−15.0
19.21+1.79−0.95
18.87+2.8−0.94
60.8+5.3−4.3
60.3+4.0−3.3
68.6+6.6−4.7
59+4.8−3.9
M (M! )
全–
+0.3
3.4−0.1
M (M! )
全11.6+3.1−2.9
7.2+1.8−1.7

距離 (Mpc)
440+150−170
600+150−220
720+240−220
3310+2790−1800
1080+580−530
230+40−50+1130
1290−650
650+190−250
340+120−1301250+430−460
900+290−380
1710+490−640
1170+280−400
距離 (Mpc)

(∆θ)2
182
92
240
1000
470
22
1600
350
490
4300
130
50.0
35
(∆θ)2

SNR
26
17.7
19.8
14.3
25.9
25.3
17.3
17.5
18.6
19.8
26.8
20
17.8
SNR

16
8700
(∆θ)2

33
12.4
SNR

720+300−310
290+150
−100

2100
370

8.3
11.3

40+7.0−15.0
150+80−60
距離 (Mpc)

得られた科学的成果 連星系については，その合体頻度について，BBH は赤方偏移 z = 0.2
付近において 17.9–44/Gpc3 /yr，BNS は 10–1700/Gpc3 /yr，NSBH は 7.8–140/Gpc3 /yr と見積もられている．このほか，背景重力波に対して，宇宙膨張率に対して重力波のエネルギーが寄与する割合として（平坦なエネルギースペクトルを仮定した上で）ΩGW < 6.0 × 10−8の上限が得られている．連続重力波の重力波振幅に対しては，おおよそ 1 × 10−25 程度（200Hz まわり）の上限が得られている．また，既知のパルサーからの連続重力波に対しても個々に上限が得られている．
一般相対性理論の検証も行われ，数あるテストすべてで，一般相対性理論から得られる予言と観測されている重力波信号との間に矛盾は生じていない．今後，発見数が増すにつれて連星系の形成シナリオが明らかになることが期待される．将来的には，銀河系形成シナリオや初期宇宙の情報などにも，重力波観測から多くの知見がもたらされるであろう．

マルチ・メッセンジャー天文学の誕生

ガンマ線

X線

可視光

赤外

電波

重力波
は
じ
め
ま
し
た

重
力
波
天
文
学

49

理系の研究者への道
大学• 基礎となる知識の習得（どこの大学でもほぼ同じ）
早稲田大学理工・物理

大学院（修士）• 研究者としてデビュー
論文発表，学会発表

早稲田大学大学院

大学院（博士）
企業
国立研究所

早稲田大学大学院

post doctor• 研究者として独立
自分でテーマを設定• 博士＝研究者の免許証

大学院へ進む
その後，修業と研鑽を積む
ひたすら努力• 研究者として修業
ポストを得るまで競争

早稲田大学理工学部助手
Washington Univ. 研究員
Pennsylvania State Univ. 研究員
理化学研究所 研究員
稲盛財団 シニアサイエンティスト

大学・研究所

大阪工業大学情報科学部准教授・教授
50

職業を選ぶ「好きなこと」を仕事にしよう．
現時点での「点が取れる・取れない」は無関係「好きなこと」なら熱中できる．努力できる．
楽しく毎日が過ごせる．人生に納得できる．

高校時代，自分を「発見」しよう．
何か１つ，人一倍努力してみよう．

世の中に貢献する理論物理では「役立つかどうか」は二の次だが．．．

職業選択は自己実現の１つ
51

物理の面白さを伝えたい
難しい本

易しい本

わかりやすく伝えたい数学の世界
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AB

ED

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物理の世界

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大阪工業大学のオリジナル入試問題をベースに，難しめの問題集を作りました．
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現時点での「点が取れる・取れない」は無関係「好きなこと」なら熱中できる．努力できる．
楽しく毎日が過ごせる．人生に納得できる．

高校時代，自分を「発見」しよう．
何か１つ，人一倍努力してみよう．

世の中に貢献する理論物理では「役立つかどうか」は二の次だが．．．

職業選択は自己実現の１つ
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