중력파는 우주에서 가장 크고 가장 활기찬 사건 중 일부에 의해 생성 된 시공간의 교란입니다. 그들은 빛의 속도로 소스에서 파도로 전파됩니다.
아인슈타인의 일반 상대성 이론에서 중력은 시공간의 곡률, 즉 질량의 존재로 인한 곡률로 간주됩니다. 질량이 더 크고 컴팩트할수록 곡률이 커집니다. 물리학 자에게는 중력파가 아인슈타인 방정식의 파도와 같은 솔루션이며 우주의 일부 현상이 관찰 될 수있는 유일한 방법입니다.
예를 들어, 두 개의 거대한 몸의 궤도가 시간이 지남에 따라 변할 때, 이것은 에너지 손실을 초래하는 것처럼 보입니다. 그러나 에너지를 잃을 수 없으므로 어딘가에 갈 수 있어야합니다.
이론은 잘 정렬되었지만 문제가있었습니다. 수십 년 동안 연구원들은 이러한 중력파를 진정으로 감지 할 수 없었으며 검증 없이는 이론을 확인할 수 없었습니다. 두 레이저 간섭계 중력파 전망대 (LIGO) 검출기에 의해 직접 관찰되는 첫 번째 중력파 (GW150914)와 함께 2015 년에 모든 것이 바뀌 었습니다. 3 년 후, 탐지의 뒤에있는 3 명의 주요 과학자들은이 발견에 대한 노벨상을 받았습니다. 그러나 연구원들은 1982 년에 중력파를 일찍 발견했을 것입니다.
Hulse – Taylor Binary
1974 년, 두 명의 천체 물리학 자 (Russell Alan Hulse와 Joseph Hooton Taylor Jr)는 Arecibo Observatory에서 305 미터 (1,000 피트) 돔의 무선 망원경 인 Pulsar 조사를 수행했습니다. 아레 시보는 펀딩과 방치로 2020 년 후반에 잔해로 무너진 큰 망원경으로 기억할 것입니다. Pulsars는 라디오 또는 X- 선 방사선을 방출하는 소형 별 유형입니다. 이들은 돌이킬 수있는 우주 등대이며 지구를 향한 신호를 방출 할 때마다 우리는 감지 할 수 있습니다.
.Arecibo가 너무 큰 중요한 이유가 있습니다. 무선 망원경의 목표는 파장이 지구의 반경보다 훨씬 더 많이 측정 할 수있는 파도를 감지하는 것입니다. 태양계 외부의 무선 파의 원인은 실제로 약하기 때문에 그 물체를 감지하기 위해 매우 큰 요리가 필요합니다. Arecibo는 무언가를 성공적으로 감지했습니다.
.과학자들은 나중에 PSR B1913+16 또는“Hulse-Taylor Binary”라는 '이상한'펄서를 감지했습니다. 연구원들은이 펄서의 맥동 기간이 안정적이지 않다는 것을 알았습니다. 7.75 시간마다 원래 상태로 바뀌고 돌아옵니다. 그 변화에 대한 유일한 설명은 펄서가 이진 시스템에 있고, 펄서는 7.75 시간마다 궤도를 완료하고 있다는 것입니다. 그들은 도플러 효과 덕분에 알았다.
광원이 우리에게서 멀어지면 주파수가 가시 스펙트럼의 빨간색으로 이동되며 우리를 향해 움직일 때 파란색으로 이동됩니다. Pulsar 기간을 측정함으로써 Taylor와 Hulse는 궤도를 분석하고 펄서의 동반자 인 사람을 알아 내기 위해 속도 곡선을 플로팅 할 수있었습니다.
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그들의 분석에서 그들은 시스템에 원형 궤도가 아니라 타원이 있음을 관찰했다. 결국, 그들은 Pulsar가 다른 소형 별이있는 이진 시스템에 살았지만 Pulsar인지 아닌지는 아직 결론을 내릴 수 없었습니다.
.중력파
지금까지, 당신은 아마도이 모든 것이 중력파와 어떤 관련이 있는지 궁금 할 것입니다. 우리는 거의 거기에 있습니다.
8 년 후, 관측치를 멈추지 않고 Taylor와 Joel M. Weisberg는 궤도 속도가 증가하고 있음을 깨달았으며, 이는 별이 가속화되고 있음을 의미합니다. 그들은 또한 시스템에 대한 지식을 향상 시켰고 두 별의 질량이 거의 같은 질량 1.4 태양 질량을 가지고 있으며 궤도는 태양 반경의 약 4.5 배 (또는 지구에서 달까지 9 배) 궤도가 단단하다고 생각했습니다. Pulsar의 동반자는 아마도 또 다른 펄서 일 것입니다. 결론을 내 렸지만, 우리는 방출되는 빔이 지구를 향하지 않기 때문에 무선 신호를 얻을 수 없습니다.
.이진은 아인슈타인의 방정식에 대한 중력파 솔루션을 테스트하기위한 완벽한 후보 였지만 파도 자체로부터 직접 정보를 얻을 수 없었기 때문에 Taylor와 Weisberg는 이론을 사용하여 맥박 기간의 관찰을 간접적으로 연결했습니다. 그들은 별들 사이의 궤도 기간이 시간이 지남에 따라 감소하고 있음을 알았습니다. 이는 아마도 에너지를 잃고 있음을 의미합니다. 아마도 중력파에 대한 것 같습니다.
Arecibo가 여전히 작동하는 동안 관찰은 계속되었고 30 년 후 동일한 이론은 궤도 기간의 추정 손실에 계속해서 이진이 중력파를 방출하고 있음을 암시했습니다. 이 연구의 턱을 떨어 뜨리는 결론은 아인슈타인의 이론에 최소한의 실수가없는 것처럼 거의 (아래의 빨간색)와 이론 (파란색 선) 사이의 거의 완벽한 일치입니다. 그들은 직접적인 관찰이 없었지만 천문학 자들은 중력파를 간접적으로 감지했을 가능성이 가장 높았습니다.
바이너리 펄서의 발견은 1993 년 테일러와 헐스에게 노벨상을 수상했지만 중력파는 간접적 인 감지에 대한 것이 아닙니다. PSR1913+16은 항상 중력파 간섭계의 길을 열어 준 관찰이었다. 2017 년에 Ligo 연구원에게 최초의 견고한 탐지를 위해 노벨 물리학상을 수상했습니다.
Arecibo 라디오 망원경은 1 년 전에 무너졌습니다. 바이너리 펄서와 다른 많은 사람들을 첫 번째 탐지 한 상징적 인 망원경은 최근 몇 년 동안 자금을 얻기 위해 고군분투하면서 잔해에 빠졌습니다. 망원경에 의해 수집 된 데이터는 여전히 과학자들에 의해 사용되며, 가장 최근에는 붕괴 후 정확히 1 년 후에 출판되었으며, 연구는 별 은하의 역사를 별의 질량으로 이해하려고 시도합니다.
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