ナノヘルツ (nHz)

ナノヘルツは、1 ヘルツ の 10 億分の 1 にあたる振動数の単位です。記号は nHz です。1 ナノヘルツ は 10 億秒に 1 回、すなわち 32 年弱に 1 回の繰り返しにあたるので、この振動数のひと揺れは、たいていの職業人生よりも長く続きます。

これを使うものはほとんどありませんでしたが、2023 年、物理学でもっとも語られる単位のひとつになりました。四つの大陸で独立に研究を進めていた複数のパルサータイミングアレイの共同研究が、ナノヘルツ 帯における重力波の背景放射の証拠を報告したのです。この信号は、宇宙の歴史全体にわたって、合体した銀河の中心でたがいをめぐる超大質量ブラックホールの対から来ているように見えます。

測定の手法は見事なものです。ミリ秒パルサーは、毎秒何百回も自転する中性子星で、地球を掃くビームを放ちます。その規則正しさは並外れており、原子時計に肩を並べるほどです。銀河を通り抜ける重力波は、地球と各パルサーとのあいだの空間を伸ばし縮めし、パルスの到達時刻を数百 ナノ秒 だけずらします。数十個のパルサーを 20 年にわたって見張り、それらのあいだの特定の相関の型を探すことで、天文学者は波長が光年で測られる波を検出します。

この周波数では、どんな装置もほかのやり方では働けません。検出器は、探そうとする波長に見合った大きさでなければならず、1 ナノヘルツ の重力波の波長は数十光年に及びます。銀河そのものが装置であり、パルサーはその目盛りです。

この単位がほかに現れるのは、自然の周期のうちもっとも遅いものだけです。地球の地軸の歳差はおよそ 2 万 6000 年、すなわちおよそ 1.2 ナノヘルツ です。氷期の歩みを刻む離心率と地軸の傾きと歳差の軌道要素の変動、いわゆるミランコビッチ周期は、およそ 0.5 ナノヘルツ からその 10 分の 1 までにわたります。

ナノヘルツ より下では、振動数という概念そのものが窮屈になります。ひと巡りを見届けられるほど長く観測されたものが何もなく、値は数えられるのではなく理論から導かれるからです。

1 ナノヘルツ は、0.000000001 ヘルツ、10 億秒に 1 サイクル、0.001 マイクロヘルツ に等しくなります。

ナノヘルツの換算表