List of Gravity-Wave [text.Baldanders.info]

Einstein@Home とパルサー

2019-08-18T04:05:54+00:00

Astronomy Picture of the Day (APOD) で面白い写真が公開されていた。

APOD: 2019 August 13 - Supernova Cannon Expels Pulsar J0002

超新星爆発の残骸である CTB 1 から秒速千キロメートルで遠ざかっていくパルサー。 CTB 1 からはじき出されたと考えられるが詳しいプロセス等はまだ分かっていないようだ。

キャプションには

About 10,000 years ago, the supernova that created the nebular remnant CTB 1 not only destroyed a massive star but blasted its newly formed neutron star core – a pulsar – out into the Milky Way Galaxy. The pulsar, spinning 8.7 times a second, was discovered using downloadable software Einstein@Home searching through data taken by NASA’s orbiting Fermi Gamma-Ray Observatory.

via APOD: 2019 August 13 - Supernova Cannon Expels Pulsar J0002

と書かれていて，どうやら Einstein@Home の成果を含んでいるらしい。うんうん。

Einstein@Home は学術系分散コンピューティング基盤である BOINC (Berkeley Open Infrastructure for Network Computing) 上で現在も運用されている科学プロジェクトである。

Einstein@Home プロジェクトの開始は2005年。この年は「国際物理年」で様々なイベントが開催されたが，そのうちのひとつが Einstein@Home というわけだ。一過性のお祭りに終わらず14年も運用が続いている（そして成果が出ている）というのは素晴らしいことである¹。

なんで2005年が国際物理年だったかというと，2005年のちょうど100年前，1905年がアインシュタインによって3つの論文が公開された「奇跡の年」だったからだ。その論文が

光電効果の理論
特殊相対性理論（当時は「相対性原理」と呼ばれていた）
ブラウン運動の理論

である。 Einstein@Home では一般相対性理論が予言した「重力波」の直接検出を目指している。

1974年に連星パルサーの公転周期の軌道が短くなっていく現象が観測され，これが重力波の存在を示す間接的な証拠となっています。（連星パルサーは重力波を放出することによりエネルギーを失い公転周期が短くなるとかなんとか。で，実際に重力波があるとして計算した周期減少率が実際の観測と誤差の範囲内で一致したとかなんとか。ちなみにこの研究を行ったグループは1993年にノーベル物理学賞を受賞しています）

Einstein@Home のすすめ -- Club-HUAAより

Einstein@Home では LIGO などの重力波干渉計でパルサーを観測します。パルサーとは高速回転する中性子星のことで周期的（数ミリ秒から数秒）に電磁波（電波や可視光線あるいはX線など）を放射します。もし完全に軸対称形でないパルサーがあればそれは重力波を放出するはずです。ただし，もし重力波が放出されているとしてもそれは非常に微弱なものであろうと予測されています。ノイズに埋もれた小さな重力波シグナルを検出するのには膨大な計算が必要です。そこで「膨大な計算」の部分を私たちのコンピュータの空き時間を使って分担して行おうというわけです。重力波干渉計はアメリカの LIGO （LIGO Hanford Observatory （LHO）および LIGO Livingston Observatory （LLO）の2箇所あります）以外にもドイツの GEO600 のデータも使われるようです。

Einstein@Home のすすめ -- Club-HUAAより

（ちなみに日本にも重力波干渉計がいくつかあるが，それらがプロジェクトに参加するという話は今だに聞いたことがない）

重力波を検出するには観測対象となり得るパルサーを数多く捜索することが必要で， Einstein@Home ではそうした捜索も分散コンピューティングで行っている。今回の「撃ち出されるパルサー」も Einstein@Home によるパルサー捜索の成果というわけだ。

BOINC はプロジェクトを構築するためのサーバ側のキットと参加ユーザに配布されるクライアント・ツールで構成されている。クライアント・ツールはマルチプラットフォームに対応していて Ubuntu の場合は APT でインストールできる。

$ sudo apt install boinc-client boinc-manager

OS 移行のため中断していたが BOINC による学術分散コンピューティング・プロジェクトの活動を再開した

クライアント・ツールでは参加プロジェクトの設定や計算機への負荷の調整等もできる。ラズパイで専用機を組むのも面白いかもしれない。無理のないところで参加していただければ幸いである。

「計算機・ネットワークは有益な目的に使おう」

ブックマーク

BOINC による学術分散コンピューティング・プロジェクトでの活動を再開した
週末スペシャル： LIGO が重力波の「直接検出」に成功する！
Einstein@Home のすすめ – Club-HUAA : BOINC クライアントの使い方など一部内容が古くなっているのでご注意を

参考図書

SETI@homeファンブック―おうちのパソコンで宇宙人探し: 野尻抱介 (著); ローカス 2000-01-01; 単行本; 4898140866 (ASIN), 9784898140864 (EAN), 4898140866 (ISBN); 評価

[Comment] 内容は古いけど当時の「熱」を伝えた名著だと思うけどなぁ。著者の方が自己出版で Kindle で出してくれたらいいのに。

reviewed by Spiegel on 2019-03-28 (powered by PA-APIv5)

余談だが SETI@home は（BOINC 以前も含めると）正式運用開始から今年で20周年である。資金難で難儀したり最近ではアレシボ望遠鏡が被災したりして大変ではあるが，様々な副プロジェクトを含みつつ継続できているのはいいことだと思う。 ↩︎

重力波望遠鏡で中性子星同士の衝突を観測

2017-10-17T08:50:25+00:00

昨夜は早めに寝落ちしてしまったのだが，その間に TL が随分賑やかになっていた。そこで WPA2 脆弱性の話と中性子星衝突を重力波望遠鏡で観測した話をまとめておく。

今回は中性子星同士の衝突を LIGO を始めとする重力波望遠鏡で観測した話。もう，片っ端からリンクを張り付けておくよ。

今回の成果はいくつかあって

ブラックホールではなく中性子星同士の衝突を重力波望遠鏡で観測できたこと
- 中性子星同士の衝突はブラックホールのそれよりは規模が小さいが光学系での観測には向いている
重力波望遠鏡以外の光学望遠鏡と連携して対象の天体を観測できたこと
- その結果，重元素の存在を確認できたこと
一連の観測ネットワークに日本の「すばる」を始めとする観測所も参加できたこと

といったところだろうか。

まず重力波望遠鏡で天体衝突のイベントを観測し，光学望遠鏡（電波望遠鏡を含む）がそれを追認して更に様々な知見を得る，という流れができると非常に面白いことになるだろう。

新学術領域研究・計画研究A02 「天体重力波の光学赤外線対応現象の探索」

重力波を捉える新しい「眼」ができたということは，それほど凄いことなのである。

Neutron Star Merger Seen in Gravity and Matter - YouTubeより

ブックマーク

週末スペシャル： LIGO が重力波の「直接検出」に成功する！

週末スペシャル： LIGO が重力波の「直接検出」に成功する！

2016-02-14T05:00:52+00:00

LIGO が重力波の「直接検出」に成功する！

先週に LIGO （Laser Interferometer Gravitational wave Observatory）から「アナウンスがあるよ」って予告されてたけど，このことだったとは。知らない人は「なにそれ？」って感じだろうし，オカルトな人は「波動が科学的に証明された」とかワケワカメなことを言い出しそうだけど，これはホンマに凄いことなのですよ。

#GravitationalWaves from #BinaryBlackHole detected on September 14, 2015 @ 9:51AM UTC by @LIGOWA & @LIGOLA observatories.
— LIGO (@LIGO) 2016, 2月 11

いちばん分かりやすいのは APOD に掲載されたこの図かな。

APOD: 2016 February 11 - LIGO Detects Gravitational Waves from Merging Black Holes

「重力波（gravitational wave または gravity wave）」はアインシュタイン博士の「一般相対性理論」で予言されてた現象。ちなみに一般相対性理論は重力と時空間¹ の関係について考察した理論。

実は「重力波」の存在自体は既に間接的には証明されている。 1974年に連星パルサー² の公転周期の軌道が短くなっていく現象が観測され，これが重力波の存在を示す間接的な証拠となった³。この研究を行ったチームは1993年にノーベル物理学賞を受賞している。今回の「直接検出」はこれ以来の快挙であり，確かに「ノーベル賞級」の成果といえる。

【2017年10月4日追記】 本当にノーベル物理学賞授与となったらしい。めでたい！

しかし連星ブラックホールかぁ。おそらく各国・各組織の重力波検出の研究チームは1974年の観測成果を意識してパルサーをターゲットにしていたところが多かったのではないだろうか。

2005年の “Einstein Year” に開始された Einstein@Home でもパルサーの発見と観測が主である。

Einstein@Home のすすめ – Club-HUAA

同じ LIGO をソースとしながら Einstein@Home は今回の発見に貢献できなかったわけだが，こんなコメントを残している。

Did Einstein@Home play any role in this? No, it didn’t. The signal in the instrument lasted only about 1/4 of a second. It’s not a continuous-wave signal like the type that Einstein@Home has been searching for. But since the observing run ended in mid January, we have been preparing the data to start a new low-frequency all-sky search for continuous gravitational waves. We are now starting to run this on Einstein@Home, so please sign up your computers and disable their sleep mode! In the next months we will extend the frequency range of the continuous waves all-sky searches, target interesting point sources and we are also gearing up to perform broader surveys for binary black hole mergers.

via Exciting news: Gravitational Waves detected!

いやぁ，夢が広がりますねぇ。

重力を利用した天体観測は今では珍しくなくなりつつある。たとえば光が重力で曲げられる（これも一般相対性理論で予言されていた）ことを利用した「重力レンズ」による観測は日本の ALMA 望遠鏡の得意とするところである。

視力13,000を達成！アルマ望遠鏡と重力レンズ望遠鏡のかけ合わせで　モンスター銀河の真の姿をとらえることに成功 — 東京大学大学院理学系研究科・理学部

これらの道具に重力波干渉計が加わっていくことになるだろう。確実に天文学は新しいステージに上る。

aozorahack.org ドメインの取得

「本の未来基金」が aozorahack.org ドメインを取得したらしい。

aozorahack.org サイトを準備する · Issue #35 · aozorahack/aozorahack

aozorahack の今後の活躍を期待します。

オンラインのプログラム実行環境 paiza.IO

あとで試してみる。

Go 言語に関しては “The Go Playground” があるのでオン書きには困らないのだが， paiza.IO では様々な言語に対応しているのと，リアルタイム編集機能やチャット機能もあるそうなので，リモート環境でのペア・プログラミングみたいなことも出来そう。

パスワードや秘密鍵の管理はどうしてますか？

YubiKey については興味はあるのだが⁴，むしろ YubiKey を紛失しそうで怖いんだよなぁ。自宅のメインマシンを Linux に換装したら色々試してみたい。

達人出版会から「数学ガールの秘密ノート」の PDF 版が出てるらしい

サンプル版を見てみたが，「ページの抽出」以外のほとんどの機能が許可されている。素晴らしい。

実は今， PayPal は調整中⁵ ですぐに使えないので買えるようになったら買います。他のシリーズ（デザパタ本とか）も PDF で出るといいなぁ。

そうそう。 PDF リーダは「自由なソフトウェア」を使いましょう。 Adobe Reader なんか要らんですよ。偉い人にはそれが分からんのです。 Windows 環境なら Evince がオススメ。

Get a Free Software PDF reader!

参考図書

数学ガールの秘密ノート／式とグラフ: 結城浩 (著); SBクリエイティブ 2013-07-12 (Release 2014-07-24); Kindle版; B00L0PDMIQ (ASIN); 評価

[Comment] 数学は「代数」の概念を理解し「幾何」と脳内連携できるとグッと世界が広がる。私が小学生ならこの本を夏休みの読書感想文と自由研究のネタにする。

reviewed by Spiegel on 2016-02-14 (powered by PA-APIv5)

「時空間」とは時間の流れを空間と同等な「次元」のひとつとみなす考え方。今ではみんな当たり前だと思っているかもしれないが，当時の物理学において「時空間」という考え方はかなり革新的で，それを論じた一般相対性理論はものすごいパラダイムシフトをもたらしたわけだ。そしてそれを「観測」によって証明できたということは理論の正しさを示すものでもある。 ↩︎
高速回転する中性子星のことをパルサー（pulsar）と呼ぶ。 ↩︎
連星パルサーは重力波を放出することによりエネルギーを失い公転周期が短くなるとかなんとか。で，実際に重力波があるとして計算した周期減少率が実際の観測と誤差の範囲内で一致したとかなんとか。 ↩︎
gpg-agent でも使えると聞いているのだが試す環境がない。Anrdoid アプリの OpenKeychain も NFC 経由で YubiKey が使えるらしいのだが… ↩︎
デビットカードは許可するくせに au WALLET は拒否られた。今時ネットでクレカは使いたくないのだが，どうしよう。 ↩︎