一般相対性理論
G μ ν + Λ g μ ν = 8 π G c 4 T μ ν {\displaystyle G_{\mu \nu }+\Lambda g_{\mu \nu }={\tfrac {8\pi G}{c^{4}}}T_{\mu \nu }}
アインシュタイン方程式
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表

話

編

歴

重力波（じゅうりょくは、英: gravitational wave）は、時空（重力場）の曲率（ゆがみ）の時間変動が波動として光速で伝播する現象。1916年に、一般相対性理論に基づいてアルベルト・アインシュタインによってその存在が予言された後、約100年に渡り、幾度となく検出が試みられ、2016年2月に直接検出に成功したことが発表された[1][2][3][注釈 1]。

液体表面に重力を復元力として生じる、流体力学的な重力波（英: gravity wave）とは異なる。
概要[ソースを編集]+モードに偏極した重力波のリング状にある粒子に及ぼす影響×モードに偏極した重力波のリング状にある粒子に及ぼす影響

重力波は、巨大質量をもつ天体が光速に近い速度で運動するときに強く発生する。例えば、ブラックホール、中性子星、白色矮星などのコンパクトで大きな質量を持つ天体が連星系を形成すると、重力波によってエネルギーを放出することで最終的に合体すると考えられている。

重力波の概念は、アルベルト・アインシュタイン自身が、一般相対性理論を発表した2年後に発表した。重力波の存在は間接的には示されていた（間接的な検出参照）が、直接の検出には100年を要した（直接的な検出参照）。なお、素粒子物理学の標準理論において重力相互作用を伝達する素粒子として重力子（英: graviton）が想定されているが、これは2020年現在未検出である。

重力波の検出は、現在の一般相対性理論研究の大きな柱の1つであり、巨大なレーザー干渉計や共振型観測装置が用いられる。また、予想される重力波は非常に弱いため、ノイズに埋もれた観測データから重力波を抽出するために、重力波の波形をあらかじめ理論的に計算して予測することが重要である[4]。
重力波源の候補[ソースを編集]

重力波は、物体が加速度運動をすることにより放出される。ただし、完全な球対称な運動（星の崩壊など）や円筒対称な運動（円盤状物体の回転など）からは放出されない。

一般相対性理論が日常生活で意識されることがほとんどないように、この理論から予言される重力波の振幅は非常に小さい。

人工的に作り出して観測することは不可能であるので、波源は宇宙の天体現象に期待される。想定される起源としては、以下のようなものがある。
2つの天体による準ケプラー運動
太陽を周回運動する惑星のように、連星系の天体からは重力波放出が期待される。特に、連星中性子星あるいは連星ブラックホール（あるいは中性子星とブラックホールの連星系）のスパイラル運動、およびそれらの最終的な合体フェイズで発生する重力波は、地上レーザー干渉計での重力波検出の重要な候補である。連星系が重力波放出により、軌道半径を小さくしてゆく運動をインスパイラル運動という。
中性子星・白色矮星などのようなコンパクトで非常に重い星の非球対称振動
1つの天体からでも重力波放出が期待される。