과학자들은 블랙홀 합병 사건으로 생성된 중력파를 감지했는데, 이는 그 결과 블랙홀이 안정된 구형 형태로 자리 잡았음을 나타냅니다. 이 파도는 또한 합성 블랙홀이 이전에 생각했던 것보다 훨씬 더 클 수 있음을 보여줍니다.
2019년 5월 21일에 처음 발견되었을 때 GW190521로 알려진 중력파 현상은 두 별의 합병으로 인해 발생한 것으로 생각되었습니다. 블랙홀하나의 질량은 태양의 85배가 조금 넘고, 다른 하나의 질량은 태양의 약 66배에 이릅니다. 과학자들은 합병으로 인해 약 142개의 제품이 탄생했다고 믿고 있습니다. 태양 질량 블랙홀의 딸.
그러나 새로 연구된 합병 블랙홀의 시공간 진동은 공극이 적절한 구형 모양으로 변형되면서 바깥쪽으로 파문을 일으키며 처음에 예상했던 것보다 더 거대하다는 것을 나타내는 것으로 보입니다. 질량은 태양 질량의 142배가 아니라, 계산에 따르면 질량은 태양 질량의 약 250배가 되어야 합니다. 태양.
이러한 결과는 결국 과학자들이 더 나은 테스트를 수행하는 데 도움이 될 수 있습니다. 일반상대성이론, 알베르트 아인슈타인1915년 이론 중력중력파와 블랙홀의 개념을 처음으로 소개한 사람입니다. 캘리포니아 대학의 이론물리학자인 스티븐 기딩스(Stephen Giddings)는 “우리는 여기서 정말로 새로운 개척지를 탐험하고 있습니다.”라고 말했습니다. 그는 성명에서 말했다.
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중력파와 일반상대성이론
일반 상대성 이론은 질량을 가진 물체가 자체 구조를 왜곡한다고 예측합니다. 공간 그리고 시간은 “시공간”이라고 불리는 하나의 4차원 실체로 통합되어 있으며, 우리가 인식하는 “중력”은 곡률 자체에서 발생합니다.
고무 패드 위의 볼링 공이 테니스 공보다 더 극심한 “움푹 들어간 곳”을 일으키는 것처럼 블랙홀은 별보다 시공간에서 더 많은 곡률을 일으키고 별은 행성보다 더 많은 곡률을 유발합니다. 사실, 일반 상대성 이론에서 블랙홀은 밀도가 너무 높아 시공간이 극도로 휘어지는 경계에서 물질의 점입니다. 중대한 전환점빛조차도 내부 찌그러짐을 피할 만큼 빠르지는 않습니다.
그러나 이것이 일반상대성이론의 유일한 혁명적인 예측은 아니다. 아인슈타인은 또한 물체가 가속될 때 잔물결이라는 파도와 공명하는 시공간 구조를 정의해야 한다고 예측했습니다. 중력파. 다시 말하지만, 문제의 물체가 더 무거울수록 이 현상은 더 극단적입니다. 이는 블랙홀과 같은 밀도가 높은 물체가 서로를 감싸고 원형 운동으로 인해 지속적으로 가속되면 주변의 시공간이 중력파로 윙윙거리며 종소리처럼 울리는 것을 의미합니다.
이러한 시공간의 잔물결은 나선형 블랙홀로부터 각운동량을 전달하고, 이로 인해 블랙홀의 상호 궤도가 팽팽해지며, 이를 하나로 모으고 방출되는 중력파의 주파수를 증가시킵니다. 블랙홀은 점점 더 가까워지고 마침내 합쳐져 새로운 블랙홀을 형성하고 우주 전체에 울려 퍼지는 고주파수 “지저귀는 소리”의 중력파를 내보냅니다.
하지만 아인슈타인이 중력파에 대해 잘못 알고 있는 것이 하나 있었습니다. 위대한 물리학자는 시공간에서 이러한 파동이 너무 희미해서 여기서는 결코 감지되지 않을 것이라고 믿었습니다. 땅 여행을 마치고 우주 수백만, 심지어 수십억 광년 동안.
그러나 2015년 9월, 쌍둥이 탐지기가… 레이저 간섭계 중력파 관측소 루이지애나 주 워싱턴에 본사를 둔 LIGO는 아인슈타인이 틀렸다는 것을 보여주었습니다. 그들은 약 13억 거리에 위치한 블랙홀의 합병과 관련된 중력파인 GW150914를 감지했습니다. 광년 멀리. 중력파 신호는 LIGO의 긴 레이저 팔 중 하나의 길이 변화로 감지되었으며, 길이는 4km(2.5마일)로 구 폭의 1/1000에 해당합니다. 양성자.
놀랍게도 그 이후로 LIGO와 동료 중력파 탐지기인 이탈리아의 Virgo, 일본의 KAGRA는 유사한 사건을 많이 탐지하여 매주 하나의 중력파 사건을 탐지하는 수준에 이르렀습니다. 이렇게 풍부한 중력파 감지 중에서도 GW190521이 눈에 띕니다.
특별한 중력파 이벤트
지구에서 88억 광년 떨어진 곳에 위치한 GW190521 신호 뒤에 있는 블랙홀 합병의 주파수는 너무 낮아서 마지막 두 블랙홀 궤도 동안에만 블랙홀을 관찰할 수 있을 만큼 주파수가 높아졌습니다. LIGO 및 Virgo 감도 한계에 도달했습니다.
LIGO/Virgo 협력의 일부가 아닌 이 새로운 조사 팀은 이 신호에서 이러한 블랙홀의 격렬한 충돌과 합병에 대한 어떤 정보가 모호해질 수 있는지 알고 싶었습니다.
그들은 두 블랙홀이 충돌하는 순간 블랙홀이 한쪽으로 치우쳐 생성된다는 사실을 발견했습니다. 블랙홀은 구형일 때만 안정적입니다. 즉, 병합 후 1000분의 1초 이내에 딸 블랙홀은 구형 형태를 취해야 합니다.
종의 모양이 울리는 주파수를 결정하는 것처럼, 이 새로운 블랙홀의 모양이 바뀌고 안정되면서 방출되는 중력파의 주파수도 바뀌었다고 연구팀은 말했다. 이러한 “하단 고리” 중력파에는 딸 블랙홀의 질량과 회전 속도에 대한 정보가 포함되어 있습니다.
이는 강착 과정에서 발생하는 중력파를 사용하는 전통적인 방법과 달리 이번 합병으로 생성된 중력파가 과학자들에게 블랙홀 병합의 특성을 측정하는 대안적인 방법을 제공한다는 것을 의미합니다.
팀은 GW190521 중력파 신호에서 두 개의 별도 링 주파수를 발견했는데, 이를 함께 고려하면 결과 블랙홀의 질량은 태양 질량의 250배가 됩니다. 이는 나선형 중력파를 사용하여 추정한 것보다 훨씬 크다는 것을 의미합니다. 이러한 중력파의 발견은 이러한 결과를 뒷받침하는 팀에게도 충격적이었습니다.
이번 연구의 공동저자이자 Radboud 대학의 물리학자인 Badri Krishnan은 “내 생애 이런 측정을 보게 될 줄은 꿈에도 몰랐습니다.”라고 말했습니다.
팀의 연구는 11월 28일 저널에 발표된 논문에 자세히 설명되어 있습니다. 실제 검토 편지.
김애란은 bsnewspaper.com의 필진으로 뉴스, 정치, 경제, 기술, 스포츠, 엔터테인먼트, 라이프스타일 등 다양한 분야의 소식을 다룹니다. 독자들이 중요한 이슈를 쉽게 이해할 수 있도록 명확하고 균형 잡힌 보도에 중점을 두고 있으며, 유용한 정보와 시의성 있는 내용을 전달합니다. 또한 현재의 주요 사건과 독자들의 관심사에 맞는 이야기를 알기 쉽게 풀어내는 데 힘쓰고 있습니다.