あの星まで何光年、星の位置を正確に調べるには？「位置天文学=アストロメトリ」で銀河系内の地図をつくる方法
宇宙物理学におけるインフレーション宇宙モデルと原始背景重力波について。
アストロメトリを用いて、未知のダークマターやナノヘルツ重力波を捉える可能性。
位置天文学と人工衛星を活用した重力波探索の方法。
宇宙物理学における宇宙誕生最初期に急激な膨張が起こったとされる「インフレーション宇宙モデル」。このインフレーションの痕跡「原始背景重力波」はナノヘルツという非常に長い周期の重力波で観測されるだろうということは、これまでの記事でも紹介してきました。
では、そのナノヘルツ重力波を捉えるには？ 刊行とともに大きな話題となっている『宇宙はいかに始まったのか ナノヘルツ重力波と宇宙誕生の物理学』から、今回は「アストロメトリ=位置天文学」とよばれる天文分野の研究を紹介します。
じつは、銀河系の星の位置を正確に知ることができればで、これまで観測することができなかったダークマターという未知の物質の観測や超長周期の重力波「ナノヘルツ重力波」を捉えることができるのです！
*本記事は、『宇宙はいかに始まったのか』(ブルーバックス)を再構成・再編集したものです。
以前の記事「宇宙空間を『巨大な重力波望遠鏡』にする！謎のナノヘルツ重力波を捉えた『パルサータイミング法』」では、パルサーという宇宙の超精密時計を用いて非常に長い波長の重力波をさぐる方法を紹介しました。実は、このパルサータイミング法だが、非常に長い波長の重力波を探索する唯一の手段ではないのです。
ここで、銀河系内の地図作りを紹介します。この重力波と関係がなさそうな地図作りが、重力波探索と関係し、もう一つの銀河系サイズの重力波望遠鏡になることを説明したいと思います。
そもそも、以前の記事で紹介した電波望遠鏡は、パルサー観測による重力波を検出するために建設したのではありません。本来は、星間物質や銀河などの研究を主な目的として建造されたものです。それをパルサーの継続観測に用いることで、これまでにない科学探究を行えるようになりました。それがパルサータイミング法です。
それと同様に、ここで紹介するもう一つの重力波検出法も、まったく別の天文学的な目的のために作られた観測装置を用います。それが位置天文学専用の人工衛星です。
「位置天文学」とは、読んで字のごとく、天体の位置を測量する天文学における一つの分野です。近年は、天体の位置だけでなく、速度などの測定も含むより広い研究分野として、位置天文学の代わりにカタカナ表記で「アストロメトリ」とよばれることも多くなりました。
まず、位置天文学について簡単に紹介した後、位置天文学を用いてどうやって重力波を探索するのかを説明したいと思います。
