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宇宙:宇宙論的な起源をもつ背景重力波の上限

Nature 460, 7258 doi: 10.1038/nature08278

背景重力波は、天体起源および宇宙論的起源をもつ、多数の個々の波に分離できない重力波信号の重ね合わせから生じると考えられる。背景重力波は、標準的な天体観測では得がたい、初期宇宙からの特有な情報を伝えてくれると考えられる。したがって、背景重力波の振幅の直接計測は、宇宙誕生後1分間の宇宙の進化を理解するうえで非常に重要である。本論文では、レーザー干渉計重力波検出器(LIGO)の2年間の観測データを用いた、背景重力波の振幅の上限値について報告する。解析の結果、宇宙の臨界エネルギー密度によって正規化された背景重力波のエネルギー密度は、100 Hz周辺の周波数帯において信頼度95%で6.9 × 10−6未満にしぼり込まれた。このデータは、比較的大きな状態方程式パラメーターをもつ初期宇宙進化のモデルや、いくつかの弦理論モデルで支持されている比較的小さな弦張力をもつ(超)弦理論モデルの可能性を排除する。背景重力波に対するこの研究結果は、ビッグバン元素合成や宇宙マイクロ波背景輻射から得られる間接的な上限値を100 Hzにおいて上回るものである。

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