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環境・サイエンス・ITニュースへのコメントだよ!

史上初、ブラックホールが衝突したときに生じる音色の抽出に成功(米研究)※要音声


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image credit:Pixabay


 鐘をハンマーで叩けば、金属の振動が反響してカーンと鳴り響く。例えば格闘技の試合で使われるゴングや、打楽器の銅鑼(どら)などがそうだろう。



 実はブラックホールとブラックホールが衝突して新しくブラックホールが誕生したときも似たような現象が生じるらしい。



 だが、それは音波ではなく、宇宙に波紋のように広がる重力波だ。そうした重力波はいくつかの音で構成される和音のようなものなのだとか。



 一般相対性理論によれば、そこにはブラックホールの質量やスピンをうかがい知るための情報が含まれている。



 今回、また新たなる相対性理論の試金石となった研究において、和音を構成する個々の音色を解析する方法が考案されたとのことだ。



 そして史上初めて、和音からふたつの音を検出することに成功。これは既存の技術では不可能とされてきた快挙であるそうだ。

「ブラックホール無毛定理」を直接検証した初の実験的測定



 突然だが、ブラックホールには毛がないそうだ。はて、いったい何のことだろう?



 一般相対性理論によれば、ブラックホールで観測可能な量は、質量とスピン(正確には質量、電荷、角運動量)のみである。



 この特性のことを「ブラックホール無毛定理」という。



 これは米物理学者ジョン・アーチボルト・ホイーラーが「ブラックホールには毛がないので、それぞれを区別できない」と表現したことにちなんだものだ。



 今回の研究で質量とスピンがブラックホールの唯一検出可能な特性であると推測することができたようで、やはりブラックホールには毛がないらしい。



 そして、このことは一般相対性理論の正しさがまたも証明されたということでもある。



 米マサチューセッツ工科大学の物理学者マキシミリアーノ・イシ氏は、



私たち全員が一般相対性理論は正しいだろうと予測していたが、こうしたやり方で理論が確認されたのは初めてのこと。これは「ブラックホール無毛定理」を直接検証することができる初めての実験的測定だ。



でも、ブラックホールには絶対に毛が生えないことを意味するわけではない。ブラックホールは毛のない状態でまた一日を過ごしたということだ


と語る。





衝突したブラックホールの音は?



 さて、話題の “衝突” は、2015年9月に史上初めて検出された重力波「GW 150914」を生じさせたもの。この重力波を音波に変換してみたところ、水中で気泡が弾けたかのような音になったという。その音は以下の動画で確認することができる。





The Sound of Two Black Holes Colliding



 ふたつのブラックホールがひとつに合体したちょうどそのとき、新しく誕生したブラックホールはほんの束の間だけ振動し、微かな重力波を周囲に投げかける。



 この現象はリングダウンと呼ばれているのだが、これまでは衝突で発生した重力波がピークを迎えた後では、微弱すぎて検出も解析もできないだろうと考えられていた。



 以前、イシ氏らはシミュレーションを通じて、重力波がピークを迎えた直後、リングダウンには耳障りな倍音が含まれているだろうと予測した。



 そして、この倍音という文脈において衝突で発生した音を解析したところ、新ブラックホールが鳴り響かせている音色を抽出することができた。



 そこでイシ氏らは、この成果を「GW 150914」に応用してみた。すると、やはり鳴り響く音色の抽出に成功し、それどころかふたつの別個の音(別個の振動周波数)まで特定することができた。



 米コーネル大学のサウル・テウコルスキー氏によると、



これは驚くべき結果だ。従来の常識ならブラックホールの余韻が落ち着いてしまえばどんな音を検出できても倍音はほぼ完全に消失してしまっているだろうとされていたのだから


とのこと。



 だが、実際はメインの音が可視化される前であっても、倍音を検出可能であることがわかったのだ。



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image credit:Pixabay


次世代のテクノロジーをでリングダウンの検出がさらに容易に



 アインシュタインは、リングダウンの音の高さと減衰は新しく誕生したブラックホールの質量とスピンの直積であろうと予測している。



 そこで研究チームが、ふたつの音の高さと減衰から質量とスピンを算出してみたところ、従来の計測値と一致した。



 つまりブラックホールのリングダウンの倍音検出は、既存の技術によって可能であることが証明されたのだ。



 今後登場する次世代のテクノロジーならば、いっそう容易にリングダウンを検出できるようになるだろう。



 イシ氏は、



将来的には、地上や宇宙にもっと高性能の検出器が設置されるようになるだろう。そうなれば、ふたつどころか、数十もの検出が可能で、その特性をピンポイントで特定できるようになるはず。



もしこれらがアインシュタインが予言したようなブラックホールではなく、なおかつワームホールやボソン星のようなエキゾチックな天体がたくさんあるのならば、同じようには鳴らないかもしれないが、それを見るチャンスだってあるだろう


とコメントしている。



 この研究は『Physical Review Letters』(9月12日付)に掲載された。



References:MIT News

☆ほんまに、ブラックホールが衝突したときこの音なんかいな?音は脱出できるのか?

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星をズタズタに引き裂くブラックホールの不気味な姿が観測される(NASA)


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 太陽系外惑星を発見するために設計されたNASAの「トランジット系外惑星探索衛星TESS)」によって、ブラックホールが星を引き裂くまさにその瞬間が観測されたのは、今年1月21日のことだ。



 このほど、ニール・ゲーレルス・スウィフト(ガンマ線バースト観測衛星)などによるその後の追跡調査によって、このカタストロフの最初の瞬間がアニメーションで再現され、その結果が『The Astrophysical Journal』(9月26日付)に掲載された。





TESS Catches its First Star-destroying Black Hole





巨大な潮汐力で引き裂かれる星



 ブラックホールなどに近づきすぎた星が、その凄まじい潮汐力によってバラバラに引き裂かれる現象のことを「潮汐破壊」という。



 今回観測されたのはTESSとしては初めて観測された潮汐破壊で、「ASASSN-19bt」と命名されている。



 TESSによってこの潮汐破壊が観測されたとき、1週間もすると地上にある「ASAS-SN(All-Sky Automated Survey for Supernovae/超新星全天自動サーベイ)」でも検出できるほど明るくなった。



 研究グループによると、ASASSN-19btの明るさの高まりが非常にスムーズだったので、それが銀河や超新星から放出されたバーストではなく、潮汐破壊であると判別する手がかりになったという。



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数日で温度が急激に低下



 ガンマ線バースト観測衛星、ニール・ゲーレルス・スウィフトから届けられた紫外線データを分析すると、たった数日のうちに39700度から19700度まで温度がおよそ50パーセントも低下したことが判明。



 潮汐破壊の初期段階で温度が低下することは理論的に予測されていたが、実際に観測されたのは初めてのことだそうだ。



 潮汐破壊からは大量の紫外線が放出される一方、X線はそれほどでもない理由はまだはっきりしていない。



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太陽の600万倍の超大質量ブラックホール



 ASASSN-19btを引き起こしたのは、太陽の600万倍の重さを持つ超大質量ブラックホールで、飛魚座から3億7500万光年離れた「2MASX J07001137-6602251」という銀河の中心に位置していると考えられている。また引き裂かれた星自体は太陽と同じくらいの大きさだったかもしれないそうだ。



 NASAによれば潮汐破壊はそう滅多に起こるものではなく、天の川くらいの銀河では1万年から10万年に一度のレア現象なのだとか。



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 これまで40回ほど観測されてきたが、TESSの最初の24ヶ月のミッションでは1、2回程度しか観測されないだろうと予測されていた。



References:TESS Spots Its 1st Star-shredding Black Hole | NASA /

☆向こうから、近づいてきたらどうすんねん!

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天然痘ウイルスを保管していたロシアの研究所で爆発事故が発生。バイオハザードの危険性は?


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Image by Darwin Laganzon from Pixabay


 世界でもたった2ヶ所しかない、天然痘ウイルスを保管する研究所のひとつで爆発による火災が発生したそうだ。



 事故は9月16日、ロシア、ノヴォシビルスク州にある国立ウイルス学・生物工学研究センター(Russian State Centre for Research on Virology and Biotechnology)、通称VECTORで発生した。



 ロシアのメディアは、爆発によって従業員1名が火傷を負い、集中治療室に搬送されたと伝えている。

バイオハザードの危険性はなしと報告



 VECTOR(国立ウイルス学・生物工学研究センター)からの声明によれば、爆発が起きた部屋にバイオハザード(有害なウィルスによる危険性)物質は保管されていなかったとのこと。



 6階建ての研究所ビルの5階でガスボンベが爆発し、火災が発生。爆発の衝撃で窓ガラスが割れたが、建物の構造自体は問題がないという。



 また研究所があるコルツォヴォ市市長も、事故による感染の危険は一切ないと強調しているそうだ。





事故が起きたのはソ連の元生物兵器研究所



 米ソによる冷戦真っ只中の1974年に設立されたVECTORは、かつては生物兵器を開発することが目的とされていた。



 しかし、現在では世界最大級の感染症治療や診断器具の研究所となっており、豚インフルエンザ、HIV、エボラ、天然痘などのワクチンが開発されている。



 天然痘は1980年にWHOによって根絶が宣言されたが、テロリストが生物兵器として利用する可能性が懸念されるために、万一に備えて本研究所で保管されていた(ほかは米国疾病管理予防センターにしかない)。



 天然痘ウイルスは非常に危険度が高く、エボラウイルスと同様に、最高のバイオセーフティを誇るレベル4クラスの施設でしか扱いが許されていない。



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Image by Hailshadow/iStock


本当に感染の危険性はないのか?



 メディアの取材を受けた感染症の専門家であるジョセフ・カン博士によると、炎自体はウイルスを殺すには十分熱いだろうが、爆発が生じているためにそれを拡散させ、現場周辺が汚染されている恐れがあるという。

 

 「ウイルスは弱いので、100度以上で死にます。ただ、爆発の衝撃によって保管されていた場所から拡散してしまった可能性があります。」



 爆発の規模やそのときの風といった条件にもよるが、現場の10メートルから数百メートルの範囲は汚染の危険があるようだ。



References:iflscience/

☆こんなもの隠し持ってたのか!

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海洋汚染の元凶であるマイクロプラスチック。その6割が洗濯による糸くずであることが判明(米研究)


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Image by ThamKC/iStock


 環境中に存在する微小なプラスチック粒子は、マイクロプラスチックと呼ばれ、特に海洋環境において現在大きな問題となっている。



 このマイクロプラスチックは、水中だけでなく大気中にもある可能性が明らかになっており、雪や雨が降るとそれらに混じって降ってくることも、これまでの研究で発表されている。



 今や、マイクロプラスチック粒子はどこにでも見つけられるほど顕著になっているが、アメリカ・ペンシルベニア州立大学が行った新たな研究では、淡水に含まれるマイクロプラスチックの60%は、洗濯機から廃水処理場へ流れ込む洗濯用糸くず(合成繊維)であることが判明した。

マイクロプラスチックの発生源を調査



 プラスチック廃棄物は、大きなプラスチック材料が壊れて段々と細かい断片に分解され、空中を漂ったり水中を流れたりするのに十分なほど小さくなる。



 この微粒子がマイクロプラスチックだが、我々は年間平均して74000~121000個ものマイクロプラスチックを流出させていると言われている。



 マイクロプラスチックの発生源と疑われているものは複数存在するが、過去の研究発表では、水道水の多くに微小な合成繊維(マイクロファイバー)が含まれていることが確認されており、洗濯からの糸くずが汚染源になっていると示唆されていた。



 今回、それを裏付ける調査結果が『American Scientist』で発表された。



 アメリカのペンシルベニア州立大学のプラスチック汚染の専門家であり、化学者のシェリー・メイソン博士が行った新しい調査によると、淡水(生活用水)に含まれるマイクロプラスチックの60%は合成繊維(マイクロファイバー)で、洗濯機から廃水処理場へ流れ込む洗濯用糸くずであることが判明したという。



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bierfritze/pixabay


マイクロプラスチックは廃水処理場を通過する



 各家庭では、衣類やシーツ、タオルなど様々な繊維を一度に洗濯する。すると、一般にマイクロファイバーと呼ばれる小さな糸が洗い流され、それらは下水を流れて廃水処理場にたどり着く。



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kubinger/pixabay


 今回研究チームは、集合的にマイクロプラスチックを構成するマイクロビーズやマイクロファイバーが五大湖や池の淡水システムをどのように移動していくのかを理解するために、マイクロプラスチックが廃水処理場でどれほど除去されるのかを確認する調査を行った。



 アメリカ全土の17の異なる施設から採取した90個のサンプルを収集して分析した結果、マイクロプラスチックは廃水処理場を通過していることが判明した。



 平均すると、各廃水処理施設は毎日400万個以上のマイクロプラスチックをアメリカの水路に放出しているという。



 アメリカには15000棟ほどの廃水処理施設が継続的に稼働しているが、数十億個のマイクロプラスチック粒子が、各家庭の廃水から淡水に流れ込んでいることになる。





環境保護のために早急な措置が必要



 廃水処理場をすり抜け、川や海に流れ込んだマイクロプラスチックは、当然海洋汚染の大きな原因となる。



 今回研究者らは、廃水処理場を通過したマイクロプラスチックはマイクロビーズよりもはるかに多い数のマイクロファイバーであったことを確認しており、その確率にも衝撃を受けたようだ。



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_Alicja_ /pixabay


 しかし現実として、衣類業界は布地の生産をかなり高い割合で合成繊維(ファイバー状プラスチック)に頼っている。



 長年にわたり、従来の天然素材の欠点を補う形で様々な種類の布地に使用されてきたこのプラスチック繊維は、今や天然素材の生産量をはるかに超えているそうだ。



 そのため、アクリルなどの合成繊維やフリース素材を毎日洗濯する家庭は、アメリカに限らず世界的に見ても決して少なくはないだろう。



 しかし今回の結果で、研究者らはそれを見直す必要があると説いている。



 天然素材も洗浄中に繊維を排出するが、微生物はそれらを分解する方法を持っている。一方で、マイクロプラスチック繊維は生分解性ではないために、劣化するのに何世紀もかかるとも言われ、蓄積していくのみだからだ。



 既にヨーロッパでは、マイクロプラスチックが出ないフリースなどを開発・販売している国もあるが、遅かれ早かれ世界的規模でこうした取り組みが求められることになるだろう。



References:boingboing.netなど /

☆灯台下暗しやんケ!

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地球温暖化の進行は予想より早い。このままだと2100年までに平均気温が7度上昇することが気候モデルから判明


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Image by Gundula Vogel from Pixabay


  従来の国連による予測に採用されていた気候モデルに置き換わる次世代モデルによると、主に化石燃料の燃焼が原因で大気に放出される温室効果ガスは、これまで想定されていたよりも早く地球を温めているそうだ。



 このままの調子で二酸化炭素が放出されると、2100年までに産業革命前に比べて平均気温は7.0度上昇すると、フランスのふたつの著名な研究所がそれぞれ発表したモデルが予測している。



 気候変動に関する政府間パネル(IPCC)では、仮に1.5度を超えて気温が上昇した場合、2100年までに5度上昇し、破滅的な結果をもたらすと予測していたが、最新モデルではそれよりさらに2度気温が上昇する恐れがあるという。

最新の気候モデルが示す温暖化の早まり



 2015年に採択された多国間による温暖化防止へ向けた取り組みである「パリ協定」では、産業革命前と比べて、世界の平均気温上昇を「2度未満」に抑え、可能ならば「1.5度未満」に抑えることが合意されている。



 しかし、今回の発表によって、この目標は前向きに言っても相当なチャレンジになるだろうことが予想される。



 新しいふたつのモデルは、フランスのピエール=シモン・ラプラス研究所気候モデリングセンター(Institute Pierre Simon Laplace Climate Modelling Centre)と国立気象研究センター(National Centre for Meteorological Research)がそれぞれ別個に発表したもの。



 さまざまな気候モデルを相互に比較して、より不確実性を抑えた予測結果を導き出そうという試みは「結合モデル相互比較プロジェクト(CMIP)」と知られているが、その6期目となるCIMP6では、スーパーコンピューターの性能が上昇し、天候・天然/人工粒子・雲の形成がより正確に再現されるようになった最新モデルの結果が反映されている。



 両モデルともCMIP6に使われており、その知見は2021年に発表される次期IPCC評価報告書の基礎となる。



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 新モデルの主要な発見は、大気中の二酸化炭素が増加すると、地球の表面は従来計算されていた以上に簡単に温まるということだ。



 大気中の二酸化炭素が2倍になったと仮定したときの気温の上昇率を「平衡気候感度」という。



 新たに判明したように、平衡気候感度が想定より高いということは、私たちが排出しても構わない二酸化炭素の許容量はもっと少ないだろうということだ。



 そして、このことは今回のモデルのみならず、アメリカやイギリスの研究によっても裏付けられている。



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Image by Pete Linforth from Pixabay


難題を突きつけられる国際社会



 温暖化防止に取り組まねばならない国際社会にとってははなはだ嬉しくないニュースだろう。



 これまでのたった1度の気温上昇ですら、世界は厳しさを増す熱波・干ばつ・洪水・台風といった自然現象への対応に手を焼いている。



 にもかかわらず、温室効果ガスの排出規制は、頑迷なまでの政治的な抵抗や制度的な慣性によって遅々として進まないのだ。



 平衡気候感度が高いということは、温暖化防止にかけられるタイムリミットが短いということだ。それどころか、永久凍土の融解など、すでに超えてはいけない一線を超えてしまっている恐れすらある。



 このままのペースで二酸化炭素が排出され続ければ、2100年までに永久凍土の一番上の層は3分の1から99パーセントが解け、そこに閉じ込められていた膨大な温室効果ガスが放出されてしまう。



 そうなれば温暖化はますます加速的に進行することだろう。待ち受けるのはすでに安全な気候ではなくなった暗澹たる未来である。

 

 IPCCの2018年のレポートでは、世界の平均気温が1度上昇した場合、凄まじい熱波によって人が死に、大嵐や洪水といった被害も増えると予測している。



References:Earth warming more quickly than thought, new climate models show/

☆7°上がったら大変やぞ!

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