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重力の正体は？
重力の正体は？

ニュートン

地球がリンゴを引っ張るリンゴも地球を引っ張るすべてが引力をおよぼす（万有引力）

重力の正体は？
重力の正体は？
Mm
F =G 2r

万有引力＝すべてのものは引力で引き合う

ニュートン「月はどうして地球に落下しないのか？」重力の正体は？
重力の正体は？
Mm
F =G 2r

万有引力＝すべてのものは引力で引き合う

ニュートン「月はどうして地球に落下しないのか？」月では 17kg に地球で100kgの体重は木星では 250kg に

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とてつもなく重くて小さな天体では光も脱出できない

秒速30万 km◀ブラックホール（シミュレーション）

重力の正体は？
重力の正体は？

「万有引力があるからだ」（ニュートン , 1687）

Mm
F =G 2rd2 x
m 2 =Fdt「時空のゆがみだ」（アインシュタイン , 1915）

一般相対性理論Rµ⌫18⇡GRgµ⌫ = 4 Tµ⌫
2c⌫⇢d2 ⇠ µd⇠d⇠µ⇠=R⌫⇢
2d⌧d⌧ d⌧ヘリウム
質量を持は赤色巨雲とし，上の時間ば，だが）星になっても病的数百倍の，数十万て生き延重で押し
sha1_base64="cG0bsrJNobiGv5txXFxOibH9DIY=">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</latexit>

を起こす，宇宙がき続ける
体のおよ<latexit

注：矮星
白色矮星

質量：太陽の1倍
表面温度：5000˚C
寿命：100億年

赤色巨星

Job:08216 Title: How To Build Universe (Octopus)

Page:112

惑星状星雲

ちは，そ
新星とし

超新星残骸

Text
白色矮星
黒色矮星

質量：太陽の20倍
表面温度：12000˚C
寿命：500万年
中性子星

極超巨星
質量：太陽の100倍
表面温度：40000˚C
寿命：100万年

赤色極超巨星The life and death of a star

113

Job:08216 Title: How To Build Universe (Octopus)
Page:113

sha1_base64="SI+JqB5bvvIRa6u1z74CyrjlsdU=">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</latexit>

ばれる．
を持てな
わりの空
やがて消できすぎ
多くの恒星は主系列星と呼ばれる種類に分類される．すべての星の一生のうちにたどる経路で，燃料を安定に燃やして安定して光り輝く時期である．主系列星の時期を終えると，星は冷却し，赤色巨星として膨張する．

<latexitの質量
かの２つはやく，星は現能性がlProof 1廻hm

褐色矮星
質量：太陽の0.08倍
表面温度：1000˚C
寿命（主系列）：不明

褐色矮星

黒色矮星

赤色矮星

質量：太陽の0.2倍
表面温度：3000˚C
寿命：10兆年

太陽型恒星

 1.4M

赤色超巨星

超巨星

 2.4M

例え75倍
ブラックホール

n-i(8GI

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3万光年先

http://shop.nationalgeographic.com/ngs/product/maps/wall-maps/space-maps/the-milky-way-map%2C-laminated
http://ernstgraphics.wordpress.com/page/2/17

http://calgary.rasc.ca/blackholes.htm

はくちょう座

こと座

へびつかい座

わし座

いて座

さそり座

はくちょう座

こと座

へびつかい座

銀河中心
わし座

いて座

さそり座

8GI!

3万光年先

http://shop.nationalgeographic.com/ngs/product/maps/wall-maps/space-maps/the-milky-way-map%2C-laminated
http://ernstgraphics.wordpress.com/page/2/

21

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9

F

A

A 4E

http://www.youtube.com/watch?v=XhHUNvEKUY8 (1:15)

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http://www.extinctionshift.com/SigniﬁcantFindings08.htm
http://www.brighthub.com/science/space/articles/13435.aspx#
23

23

349

http://www2.astro.psu.edu/users/rbc/a1/lec26n.html

A GR

想像図

銀河中心からジェットが吹き出す

I A GA K AI G!

dWcchmWlmmwcchlhh

dWeWhuccmkl knly

一般相対性理論の予言【光の曲がり】
光は時空を直進するが，重い天体の周りでは，時空の歪みにより，曲がって進むことになる．

1919年，エディントンが，皆既日食を利用して，光の曲がりを確認（0.875秒角）

Taken from the 22 November 1919 editionof the Illustrated London News.
Coverage in the (more excitable)
New York Times.

ブラックホールの周りで光は曲がる

大阪工業大学 元学長
2015年８月

井上正祟

名誉教授

工学実感フェアにて撮影，重力レンズプログラムで画像処理

30

大阪工業大学 前学長
2015年８月

西村泰志 教授

工学実感フェアにて撮影，重力レンズプログラムで画像処理

31

一般相対性理論の予言【光の曲がり】
重力レンズ

映画

インターステラー（2014）

映画

インターステラー（2014）

Interstellar (2014)

Executive Producer: Kip Thorne

https://www.youtube.com/watch?v=qZZ9jRan9eogw) (kk(,,https://alma-telescope.jp/news/press/eht-201904

パラボラ（parabolla）=放物線

NHK「大科学実験」
みんなここに集まってくる
Click on Start, 3min

http://www2.nhk.or.jp/school/list/clip_freeword.cgi?kw=みんなここに集まってくる

36

ieS

分解能＝波長/口径
野辺山45ｍ望遠鏡
http://www.mitsubishielectric.co.jp/me/dspace/column/c1805̲2.html

ou. ). . ).-.
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http://japanese.china.org.cn/business/txt/2016-07/04/content̲38806293.htm

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http://veraserver.mtk.nao.ac.jp/system/index.html

https://www.nao.ac.jp/news/science/2019/20190410-eht.html

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https://www.nao.ac.jp/news/sp/20190410-eht/videos.html

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lwww.phdcomics.com“gravitational waves explained”

www.phdcomics.com“gravitational waves explained”

48

2016年2月，LIGOが重力波を初めて検出した，と発表した

四国新聞だけちがった．．．残念（笑）

2016年2月，LIGOが重力波を初めて検出した，と発表した

2015年9月14日

ブラックホール連星の合体によって生じた重力波だった

重力波の発生と伝播
ブラックホール連星や中性子星連星

レーザー干渉計

LIGO＝Laser Interferometer
Gravitational-Wave Observatory

54
O N 5KXNNLN 4N RGGLK IRO NRLN()!

https://mediaassets.caltech.edu/gwave

52

干渉計のしくみを理解しよう

波の干渉（かんしょう）

v

abniywakrinbhiywiレーザー干渉計による重力波検出のしくみ

https://imgur.com/gallery/0VhrXPV

重力波の発生と伝播
ブラックホール連星や中性子星連星

レーザー干渉計

LIGO＝Laser Interferometer
Gravitational-Wave Observatory重力波の直接観測をしたい！

連星中性子星連星ブラックホール
インスパイラル
1.0

重力波の振幅合体

リングダウン× 10−22

ブラックホール形成の重力波波形

0.5

0.0

!0.5

!1.0

連星のインスパイラル運動からの重力波波形

!25

!20

!15

!10

時間 [ミリ秒 ]!50

合体の時刻

5

ブラックホールの合体シミュレーション

２つのブラックホールの合体と重力波放出（90年代，NCSAグループ）

ブラックホールの合体シミュレーション

NCSA-AEI group (1998)

重力波初検出を発表するライツィLIGO所長

2016年2月11日“We had detected gravitational waves.
“我々は，重力波を検出した.

We did it. ”

やり遂げたのだ. ”

https://www.youtube.com/watch?v=aEPIwEJmZyE2015年9月14日

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/gwave

2015年9月14日

太陽の36倍と29倍のブラックホールが合体して，太陽の62倍のブラックホールになった．
3倍の質量が消失
13億光年先2E = mc

Animation of the inspiral and collision of two black holes consistent with the masses and spins of GW170104. The top part of the movie shows the black hole horizons (surfaces of "no return"). The initial two
black holes orbit each other, until they merge and form one larger remnant black hole. The shown black holes are spinning, and angular momentum is exchanged among the two black holes and with the orbit. This results
in a quite dramatic change in the orientation of the orbital plane, clearly visible in the movie. Furthermore, the spin-axes of the black holes change, as visible through the colored patch on each black hole horizon, whichindicates the north pole.
The lower part of the movie shows the two distinct gravitational waves (called 'polarizations') that the merger is emitting into the direction of the camera. The modulations of the polarizations depend sensitively on theorientation of the orbital plane, and thus encode information about the orientation of the orbital plane and its change during the inspiral. Presently, LIGO can only measure one of the polarizations and therefore obtains
only limited information about the orientation of the binary. This disadvantage will be remedied with the advent of additional gravitational wave detectors in Italy, Japan and India.
Finally, the slowed-down replay of the merger at the end of the movie makes it possible to observe the distortion of the newly formed remnant black hole, which decays quickly. Furthermore, the remnant black hole is"kicked" by the emitted gravitational waves, and moves upward. (Credit: A. Babul/H. Pfeiffer/CITA/SXS.) - See more at: http://ligo.org/detections/GW170104.php#sthash.NZPaW2LT.dpuf

http://ligo.org/detections/GW170104.php

64

2016年2月，LIGOが重力波を初めて検出した，と発表した

東京新聞
「窮理」

2016/2/12
2016/８毎日新聞

2016/2/13

2016/4/21

2017/1066

67

連星中性子星合体

2017/10/16

重力波検出，多くの天文台が同時観測
GW170817

これまでのBHBH合体による重力波

今回のNSNS合体による重力波

連星中性子星合体

重力波検出，多くの天文台が同時観測
GW170817連星中性子星合体

重力波検出，多くの天文台が同時観測
GW170817

The Astrophysical Journal Letters, 848:L12 (59pp), 2017 October 20

Ab

波源はNGC4993 (40Mpc先）!

1億3000万光年先

Figure 2. Timeline of the discovery of GW170817, GRB 170817A, SSS17a/AT 2017gfo, and the follow-up observations are shown by messenger and w
relative to the time t of the gravitational-wave event. Two types of information are shown for each band/messenger. First, the shaded dashes represent the tiWe need more世界の重力波干渉計
detectors for better localization !

7

634 3 ko X
6

GL

4N RG

GLK I S R

A LN

望遠鏡の大きさ：基線長 3km
望遠鏡を神岡鉱山内に建設
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

74
http://gwcenter.icrr.u-tokyo.ac.jp/plan/history

スーパー・カミオカンデ（ニュートリノ観測装置）
Super-Kamiokande

http://www-sk.icrr.u-tokyo.ac.jp/sk/

直径40m
高さ40m

岐阜県・神岡の鉱山跡の空洞に巨大な水槽をつくり，宇宙から飛来するニュートリノを観測する．
ノーベル物理学賞を受賞

小柴昌俊（2002年）
梶田隆章（2015年）

75

KAGRA（かぐら：大型低温重力波望遠鏡）
2016年4月

76

KAGRA（かぐら：大型低温重力波望遠鏡）

77

KAGRA（かぐら：大型低温重力波望遠鏡）

360 members
200 authors
110 groups
14 regions

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

r(**NOLNO( ( NL MO) AL K NG O-,
NO*LNO- NL MO
AL K NG O*NO)LNO((NL MO( N GLKOlgrw

lp l mw
np l mw

mlggggihilismkkmw ki y hw krkyw k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   