LIGOで検出された重力波のエネルギーとは？ – ブラックホール合体から地球へのエネルギーの伝播

LIGO（レーザー干渉計重力波天文台）で検出された重力波が、発生したエネルギーのどの程度にあたるのかという問いについて、興味深い質問が寄せられました。ブラックホール同士の合体など、非常に強力な天文現象が生み出すエネルギーが、どのようにして地球に届くのか、その過程と規模について解説します。

1. 重力波とは？

重力波は、アインシュタインの一般相対性理論に基づき、質量を持つ物体が加速することで生じる波動です。特にブラックホール同士の合体など、極めて大きなエネルギーを放出する天文現象が起きると、この波動が空間を伝播し、LIGOのような干渉計で検出されることになります。

2. LIGOで検出された重力波の強度

LIGOで検出される重力波は、非常に小さな振動を検出する技術によって得られます。たとえば、ブラックホールの合体では、非常に大きなエネルギーが放出されますが、宇宙空間を数億光年も伝播した後に地球に到達するため、地球での振動は非常に微弱です。そのため、実際に検出された重力波の強度は、発生したエネルギー全体のほんのわずかの部分に過ぎません。

3. 重力波のエネルギーの規模

ブラックホールの合体によって放出されるエネルギーは、驚くべき規模です。合体によるエネルギー放出は、太陽が1年間に放出するエネルギーを数十億倍も上回ります。しかし、数億光年という膨大な距離を経て地球に到達する段階では、エネルギーの大部分は散逸してしまいます。そのため、LIGOで検出される重力波のエネルギーは、発生したエネルギーの数十億分の一、あるいはそれ以上小さいものとなります。

4. 重力波が伝播する過程

重力波は空間そのものを歪める波であり、空間を通過する際にエネルギーが拡散します。これにより、発生源から距離が遠くなるほど、重力波の強度は急激に減少します。そのため、LIGOが検出できる重力波は非常に微弱であり、検出器の精密な技術によってようやく確認できるのです。

5. 結論: LIGOで検出される重力波のエネルギー

LIGOで検出される重力波は、ブラックホール合体のような強力な天体現象から発生したエネルギーのほんの一部に過ぎません。宇宙空間を何億光年も伝播する間にエネルギーは減少し、地球に到達した時には微弱な信号として検出されます。このように、重力波のエネルギーは非常に小さい単位で地球に届きますが、それでもその検出は科学的に大きな意義を持ちます。