약 30 억 년 전, 지구가 튼튼한 바다 세계 였을 때, 단일 세포 유기체에 의해서만 거주했을 때, 한 쌍의 블랙홀이 함께 사라져 우주의 멀리 떨어진 지역에서 충돌하여 우리의 태양보다 약 50 배 무거운 단일 블랙홀 뒤에 남겨졌습니다. 빛을 발산하지 않으면 서, 전체 사건은 공허에 영원히 잃어버린 상태로 남아 있어야합니다.
대신, 쌍의 마지막 순간과 궁극적 인 병합의 보이지 않는 폭력은 너무 커서 현실 자체의 직물을 흔들어 중력파를 시공간로 보내면서 빛의 속도로 바깥쪽으로 배치됩니다. 2017 년 1 월 4 일 이른 아침 시간에,이 파도는 현대 지구를 통해 가장 정확한 과학기구 인 Advanced Laser Interferomer Mavitational-Wave Observatory (Ligo)로 씻겨졌습니다. 그곳에서 파도는 단일 아 원자 입자의 반경보다 적은 진공 절제, 레이저 란 미러의 위치를 이동시켰다. 가벼운 속도로 여행하는이 파도는 먼저 워싱턴 주 핸 포드에 설치된 리고 거울을 방해하고, La Lavingston의 두 번째 거울 세트를 통과하기 전에 약 3 밀리 초 후. 각 스테이션의 움직이는 거울에서 함께 동기화되어 가청 주파수로 변환 된 Cosmos-Quaking 중력파는 단일의 부드러운 "Chirp"처럼 들렸습니다. 이를 분석 한 연구원들은 블랙홀의 숨겨진 삶에 대한 놀라운 정보를 얻을 수없는 세부 사항을 괴롭 히고 있습니다. Ligo 팀원이 목요일 발표 한 결과, 이번 연구 결과는 Physical Review Letters 에 설명되어 있습니다. .
생각할 수없는 것처럼, 그러한 처프를 조정하는 것은 이제 일상이되고 있습니다. 그의 일반적인 상대성 이론의 결과로 1 세기 전 아인슈타인에 의해 처음 예측 된 중력파는 전적으로 존재하지 않는 경우 관찰 적 범위를 벗어난 것으로 오랫동안 생각되었다. 그러나 "GW170104"라고 불리는 1 월 4 일의 Chirp는 실제로 약 30 억 광년 떨어진 곳에서 나오는 Ligo의 세 번째이자 가장 먼 중력파 감지입니다. 2015 년 말에 별도로 발견 된 다른 두 가지 사건의 초기 chirps가 각각 더 가까워졌지만 여전히 10 억 명 이상의 거리가 멀었습니다.
은하계의 초신성과 우리의 은하계 지역에서 중성자 별을 충돌하는 다른 우주 현상도 감지 가능한 중력파를 생성해야하며, 각각 고유 한 혁명적 인 통찰력을 가지고 있지만 지금까지 리고의 세 가지 탐지는 모두 우주의 원격 스트레치에서 검은 홀을 합치면서 죽음의 방향이되었습니다.
중력 무지개?
당분간 전 세계 수천 명의 과학자들이 Ligo의 제한된 견해를 최대한 활용하고 프로젝트의 3 가지 확인 된 탐지를 최대한 활용하고 있습니다. 각 Chirp의 "음량"은 각 이벤트의 거리를 명확하게 전달했지만 Ligo의 쌍둥이 방송국은 현재 수천 명의 큰 은하에 수천 명의 하늘을 포함하는 하늘의 거대한 스와 스 내의 어느 곳에서나 자신의 천상의 근원을 모호하게 제한 할 수 있습니다. 따라서 각 리고 탐지에 따라 관찰 천문학 자들은 엄청난 하늘의 패치를 목표로 삼아 전자기 방사선의 방출을보기를 바라면서 더 큰 블랙홀이 등장하지 않아야한다는 것을 바라면서 조건이 나오지 않도록하기 위해 관찰 된 천문학자가 그 엄청난 하늘 패치를 목표로하기 위해 행동을 뛰어 넘었습니다.
.다행히도, 불이 없어도 합병의 중력파는 많이 드러납니다. 리고 팀원들은 이미 중력파의 전파에서“분산”의 징후를 찾기 위해 처음 두 개의 chirps의 10 억 광년 간 은행 간 트래버스를 이미 사용했습니다. 아인슈타인의 일반 상대성 이론에 따르면, 중력파는 전혀 분산을 경험해서는 안됩니다. 그리고 그 예측과의 편차는 아인슈타인의 우주에 대한 상대 론적 인 계산이 어떻게 든 신체의 새로운 획기적인 길을 가리키는 것을 암시 할 것입니다. Ligo의 세 번째 이벤트 인 GW170104에서는 분산의 징후가 분명해야했습니다. 중력파는 10 억 개의 Ligo의 이전 두 사건보다는 30 억 광년을 여행했기 때문입니다. 그러나 연구원들이 보았을 때, 그들은 중력 무지개를 보지 못했습니다. Pennsylvania State University와 Cardiff University의 Ligo 팀원 Bangalore Sathyaprakash는“우리는 그 효과를 매우 신중하게 측정했습니다. "그러나 우리는 아인슈타인이 잘못되었다는 것을 다시 한 번 분산시키는 것을 발견하지 못했습니다."
.같은 측정을 사용하여 연구원들은 중력의 힘을 매개하는 가상 입자 인 중력의 질량을 연마했습니다. Georgia Institute of Technology의 물리학자인 Laura Cadonati는“기본적으로 우리는 새로운 정권에서 일반 상대성을 테스트하고 있습니다. “이 사건이 이전 두 이벤트보다 두 배나 높은 사실은 분산 관계를 테스트하기위한 더 긴 기준선을 제공하며, 결과적으로 우리는 이전에 설정 한 것보다 30 % 더 단단한 중력의 질량에 제한이 있습니다. 우리는 일반적인 상대성을 더 단단하고 단단한 테스트에 넣고 있다고 말할 수 있습니다. 그것은 여전히 유지되고 있지만 더 많은 신호로 우리는 동의하지 않는 것을 발견 할 수 있습니다.”
.신비한 미들급 합병
Ligo의 최신 행사는 아인슈타인의 일반적인 상대성 이론의 우뚝 솟은 건물에서 벽돌 일지 모르지만 블랙홀에 대한 우리의 이해의 기초를 재구성하고 있습니다. Ligo가 탐지하기 전에 천문학 자들은 두 가지 종류의 블랙홀에 대한 결정적인 관찰을 가졌다. 그리고 큰 은하의 코어에서, 태양의 질량의 수백만 또는 수십억 배를 포함하는 아직도 확실하지 않은 출처의 초대형 블랙홀. 둘 다 은하의 형성과 진화를 이해하는 데 중요한 것으로 생각되며, 따라서 별, 행성 및 사람들을 포함하여 은하가 포함하는 모든 것의 형성과 진화에 어느 정도 중요합니다. Ligo의 합병에있는 대부분의 블랙홀은 미들급이었으며, 20 대 극성 질량 한계보다 무겁지만 초대형 품종보다 훨씬 가볍습니다. 그들의 기원과 두 개의 잘 연구 된 블랙홀 인구와의 관계에 대한 의문을 제기합니다.
.Ligo의 부피가 큰 블랙홀에 대한 일반적인 설명은 거의 모든 수소와 헬륨으로 구성된 매우 깨끗한 매우 거대한 별에서 형성한다는 것입니다. 그러한 광대의 대부분의 별은 더 무거운 원소를 가질 것이므로 고속 바람을 통해 질량을 많이 잃는 반면,“낮은 금속성”스타는 바람이 약하고 별을 더 많이 유지하여 궁극적으로는 붕괴로 생명을 끝내고 기름 장식 검은 홀이됩니다.
.Ligo의 블랙홀 쌍을 합병하여 하나의 전통적인 이론은 쌍으로 형성되는 두 개의 거대한 저금속 별의 "이진 진화"가 필요합니다. 예를 들어, 두 별이 매우 가까운 경우, 삶의 과정에서 궤도를 더욱 가깝게 당기고 결국 두 개의 단단한 궤도, 대형 블랙홀을 생성하는 주기적 과정에서 대기에서 가스를 앞뒤로 교환 할 수 있습니다. 이 과정이 끝날 무렵, 두 블랙홀의 스핀과 궤도는 불가분의 관계가 연결되어서 각 블랙홀의 적도는 공유 궤도의 평면과 정렬됩니다.
Cadonati는“블랙홀은 별을 끌고 주위를 끌어내는 토네이도처럼 생각합니다. 궤도 운동과 정렬하면서“이제 두 사람이 서로 주위를 돌고 각각 시계 방향 또는 시계 반대 방향으로 회전하는 것을 생각합니다. 이러한 정렬을 가진 두 개의 블랙홀은 정렬되지 않은 쌍보다 더 많은 회전 에너지를 가질 것이므로 합병의 마지막 순간에 함께 합쳐지는 데 더 많은 시간이 필요합니다. Ligo의 최신 발견 인 GW170104의 가장 깊은 미스터리는 합병이 두 조상 블랙홀이 그렇게 정렬 되기에는 너무 빨리 발생했다는 것입니다. Cadonati의 비유의 관점에서, 적어도 하나의 궤도 "토네이도"는 역설적으로 옆으로 기울어 졌을 것입니다.
이러한 "스핀 오정렬"을 가진 블랙홀 쌍에 대한 가장 일반적인 설명은 분리 된 쌍둥이 별의 이진 진화로부터 형성되지 않았다는 것입니다. 대신, 각 블랙홀은 독립적으로 형성되어야하며, 어떻게 든 우주를 통해 수백만 또는 수십억의 방황 후 파트너를 발견했습니다. 이 "동적 형성"채널을 통한 최종 노조는 대부분 가 발생할 가능성이 높습니다. Ligo Collaboration의 회원이 아닌 노스 웨스턴 대학교의 물리학자인 프레드 라시오 (Fred Rasio)는 글로벌 클러스터 (Globular Clusters)라고 불리는 별의 두꺼운 떼에서 말했다. Rasio는“수천 개의 블랙홀을 모시 구덩이에 던지는 것을 상상해보십시오. “스핀은 무작위로 배정됩니다. 역학은 구멍이 어떤 방식으로 회전하는지 신경 쓰지 않기 때문에 합쳐진 쌍에 묶일 때 스핀이 궤도와 상관 관계가 없습니다.”
.빅뱅의 블랙홀?
일부 이론가들에 따르면, GW170104의 호기심에 대한 가장 좋은 설명은 블랙홀이별로 시작되지 않았다는 것입니다. Ligo Collaboration의 회원이 아닌 마드리드 자율 대학의 교수 인 Juan García-Bellido는“조밀 한 구형 클러스터 에서도이 블랙홀은 우주 시대에 서로를 찾기에 충분한 밀도로 형성되지 않을 것입니다. García-Bellido는 Ligo의 비정상적으로 무겁고 이상하게 정렬되지 않은 합병 블랙홀이 실제로“원시 블랙홀”의 추정 개체수의 일부라는 정통한 아이디어의 주요 지지자입니다. 별들로부터 발생하는 대신, 그러한 이국적인 물체는 빅뱅 이후 첫 순간에 나타날 수 있었으며, 특히 불 같은 혈장 안개의 밀집된 영역에서 연합하여 우주를 질식시켰다. 클러스터로 그룹화되면 원시 블랙홀은 잘못 정렬 된 스핀과 병합 쌍을 형성 할 수 있습니다.
그러나 Ligo의 관찰 된 블랙홀의 일부 또는 전부에 원시적 기원을 부여하는 추가 주름이 있습니다. 원시적 인 블랙홀의 클러스터는 리고의 새로운 합병 인구를 생산하기에 충분히 밀집되어 있으며, García-Bellido와 다른 사람들은 또한 어둠의 물질의 신비에 대한 자연스러운 해결책이 될 수 있습니다. 천문학 자들은 별과 가스에 대한 기상에 대한 중력 효과를 통해 전적으로 보는 것은 어둠의 물질의 신비에 대한 자연스러운 해결책이 될 수 있습니다.
.Ligo의 Hanford Observatory의 책임자 인 Michael Landry는 최근 기자 회견에서 투기 개념을 요약 한“[아이디어는 [원시 블랙홀]이 우리가 볼 수있는 문제에 대해 후광에 집중 될 것입니다. "우리 가보고있는 것이 암흑 물질을 형성하는 원시적 인 블랙홀이라는 것은 불가능하지 않습니다." 다른 한편으로, Landry는 일부 천문학 자 팀은 때때로 은하수 주변의 원시적 인 블랙홀의 후광을 찾고 있는데, 아직 의 영향을 설명하기에 충분한 숫자로 존재하는 증거를 찾지 못했다고 덧붙였다. 암흑 물질. 빅뱅의 블랙홀이 Ligo의 결과는 말할 것도없이 암흑 물질을 설명하는지 여부는“열린 질문”이라고 Landry는 말했다.
블랙홀 심포니 듣기
이진 진화, 다이나믹 페어링, 빅뱅 또는 그 밖의 다른 것들에서 태어 났 든 리고의 신비한 블랙홀 합병의 진정한 기원이 곧 공개 될 수 있습니다. 협업의 현재 가장 좋은 추측은 12 ~ 213 사이의 어딘가에 그러한 합병이 매년 30 억 개의 빛이 1 년 동안 약간의 공간에서 발생한다는 것입니다. 이는 인도의 새로운 스테이션에 대한 민감도와 계획을 높이기 위해 업그레이드의 한가운데에있는 Ligo가 결국 일주일에 한 번에서 일주일에 한 번의 속도로 블랙홀 합병에서 Chirps를 감지 할 수있을 것입니다. Ligo의 감도에 접근하는 동반 중력 파 전망대 인 Virgo의 업그레이드도 진행 중입니다. 이번 여름 초에 두 프로젝트는 동시에 하늘을 모니터링하여 새로운 천상의 중력 불평의 기원을 더 잘 현지화 할 것입니다. 리고와 처녀 자리 외에도 전 세계적으로 몇 년 동안 추가 관측소가 데뷔 할 가능성이 높아져 미세한 중력파 검색을위한 지구 기자 네트워크를 만들었습니다. 2020 년대까지, 크 르프는 너무나 빠르고 격렬해질 것입니다.
Sathyaprakash는“이것은 하나 또는 두 개의 블랙홀 바이너리가 아니기 때문에 다른 모델을 구별 할 수 있습니다. “감지 인구에서만 발생하여 스핀과 대중을위한 분포가 제공됩니다. 그곳에서 형성 메커니즘의 차이점이 명확 해지는 곳입니다.” 매우 무겁고 잘못 정렬 된 블랙홀 쌍은 매우 드물게 증명 될 수 있으며, 대부분의 합병은 이진 별의 분리 된 시스템에서 나오는 경우를 강화하거나 공통적으로 증명할 수 있으며 더 밀도가 높고 역동적 인 기원을 시사합니다. 그리고 García-Bellido는 Ligo 합병의 모든 블랙홀이 우리의 태양보다 무게가 적은 것으로 판명되면, 이것은 비교적 미미한 블랙홀이 별들로부터 형성되는 것이 불가능하다고 생각되기 때문에 원시 블랙홀의 "흡연 총"일 것입니다.
.“우리의 발견 전에 우리는이 [미들급] 을 확실히 알지 못했습니다. Cadonati는 기자 회견에서 GW170104를 발표 한 기자 회견에서 말했다. “우리가 지금 알고있는 것은 우선, 그들은 존재한다는 것입니다. 초기 우주에서 중요한 역할을했을 수도 있으며 이제 우리는 그들이 어떻게 행동했는지 엿볼 수 있습니다. 이것은 실제로 우주에 새로운 창을 열었으며 우리가 어디에서 왔는지에 대해 더 많이 배우고 있습니다. 그것이 큰 흥분입니다.”
