宇宙時計の驚くべきカチカチ音:重力が時間自体を遅くするとき 超高密度で都市サイズの中性子星が毎秒何百回も回転し、宇宙で最も信頼できる灯台のように超精密な電波パルスを発信していると想像してください。今、そのパルスが何千光年も越えて私たちに向かって走ってきますが、見えない重力の手によってほんのわずかに遅れます。これがシャピロの時間遅延の実態であり、アインシュタインの一般相対性理論の中でも最も衝撃的な予測の一つであり、現在ではこれらのミリ秒パルサーの一つが完全に整列し、そのパルスが巨大な伴星(しばしば白色矮星や他の中性子星)をかすめなければならないという現象を用いて驚異的な精度で測定できます。 パルスは激しく曲がった時空をわずかに迂回します。光は単に進路を曲げるだけでなく、伴星の質量によって生じる重力の「へこみ」を通り抜ける際に文字通り減速します。その結果は?そのパルスは地球に本来よりマイクロ秒遅れて到達します。マイクロ秒は些細に聞こえるかもしれませんが、数十億分の一秒単位の正確な時計を扱うと、その微細な遅延は雷鳴のように大きくなります。この現象がこれほど強力なのは、その純粋さにあります。シャピロ遅延は時空の曲率のみに依存し、軌道運動や星の組成、複雑な天体物理学的複雑さには依存しません。重力が時間に直接語りかけているのです。パルサータイミングアレイと専用の観測所により、これらの連星系は重力試験に用いられた中でも最もクリーンな実験室の一つに変えました。これらの測定値はアインシュタインの方程式と驚くほどの精度で一致しており、しばしば百万分の一以上の精度で、かつては最も精巧なケースと思われた代替重力理論の群れを黙らせました。遅延の大きさだけで、天文学者たちは他の仮定なしで伴星の重さを測定できるようになっています。曲がった時空の幾何学と宇宙時計のカチカチという音だけが分かる。これらの観察は非常に深遠です。重力が単に軌道を曲げる力ではないことを示しています。それは時間の流れそのものを形作り変えている――想像を絶する空間の谷を越える光のためでさえも。アインシュタインの最も突飛なアイデアであり、死んだ星たちの忍耐強くメトロノーム的な鼓動によって何度も証明された。 出典:NASA、ESA、天体物理学ジャーナル、フィジカル・レビュー・レターズ