중력파는 지금까지 관찰 된 가장 큰 블랙홀 합병으로 보이는 것으로 나타났습니다. 강력하고 이전에 관찰되지 않은 계층 적 합병은 중간 질량 블랙홀을 초래했으며, 이전에는 탐지되지 않은 물체입니다.
.8 개의 태양의 에너지 출력에 해당하는 거대한 중력파가 리고 레이저 간섭계에 의해 감지되었습니다. Ligo와 자매 프로젝트 Virgo의 연구원들은 파도가 두 개의 블랙홀 사이의 합병에서 비롯된 것이라고 믿습니다. 그러나 이것은 평균 블랙홀 합병이 아닙니다 (그런 것이 있다면). 중력파 이벤트 GW190521로 식별 된 합병은 중력파에서 가장 큰 감지 일뿐 만 아니라 천체 물리학자가 다른 크기의 두 개의 검은 구멍 사이에서 발생하는 '계층 적 인 합병'이라는 첫 번째 기록 된 예이기도합니다.
프랑스 국립 과학 연구 센터 (CNR)의 연구원 인 Virgo 회원 인 넬슨 크리스텐슨 (Nelson Christensen)은 2015 년에 Ligo의 첫 번째 중력 파도 탐지와 비교하면서“이것은 우리가 일반적으로 감지하는 것과 크게 보이지 않습니다. 
더욱 흥미 진진하게, 이벤트에서 태어난 블랙홀은 태양보다 100-1000 배 사이의 질량을 가지고있어 중간 질량 블랙홀 (IMBH)의 질량 범위에 넣습니다. 연구자들이 수십 년 동안 이론화했지만 지금까지는 감지하지 못했습니다.
2019 년 5 월 21 일 Ligo에 의해 지루한 중력파 신호-훈련받지 않은 눈에 뿌려진 눈에는 1 분의 1이 조금도 지나지 않은 4 개의 짧은 삐걱 거리지 만 Ligo Scientific Collaboration의 주요 조사관 인 Alessandra Buonanno의 경우, 고도로 아크스 형식 모델의 발전에 중점을 둡니다. "놀랍지 만 약 4 개의 중력파주기에서 우리는 천체 물리학 자료에 대한 고유 한 정보를 추출 할 수 있습니다."
블랙홀과 엄청난 합병 사건에 대한 중요한 정보를 포함 할뿐만 아니라 신호가 지구에서 170 억 광년과 우주가 현재 시대의 절반이었던시기에 시작 되었기 때문에, 그것은 또한 가장 먼 중력 파 소스 중 하나이기도합니다. 신호가 여행 한 놀라운 거리는 처음에 우주가 148 억 년에 불과하다는 사실과 상충되는 것처럼 보이지만, 우리 우주는 정적이 아니라 확장되고 있다는 사실에서 불균형이 발생합니다.
국제 팀의 중요한 결과에 대한 자세한 내용은 Physical Review Letters 와 같은 저널에 일련의 논문 출판에 실 렸습니다. 및 천체 물리학 저널 문자 , 오늘.
내용
- 1 누락 된 중간체-질량 블랙홀
- 2 쌍 불안정성과 계층 적 블랙홀 합병
- 3 리고는 발견과 놀라움을 제공합니다
- 4 응답이없는 질문과 향후 조사
누락 된 중간체 질량 블랙홀
지금까지 천문학 자들이 발견 한 블랙홀은 더 큰 별의 대량 인라인이었던 사람들이었으며,이 책이 많은 별이 많은 블랙 홀 또는 초대형 블랙홀을 사용하여 대량이 훨씬 뛰어납니다. 이 덩어리 사이에 존재하는 블랙홀은 남아있어 실망스럽게 숨겨져 있습니다. 지금까지.
“Ligo와 Virgo 협업은 매우 흥미로운 블랙홀 합병에 해당하는 중력파를 감지했습니다. 이것은 GW190521로 지명되었으며 최종 궤도와 합병 중에 두 개의 큰 블랙홀에 해당합니다.”라고 National Science Foundation (NSF)의 중력 물리학 프로그램 책임자 인 Pedro Marronetti는 Ligo의 감독을 담당합니다.
따라서, 142 개의 태양 질량의 결과 블랙홀은 중간 질량 블랙홀 (IMBH)을 나타내는 결정적이지 않은 질량 범위에 존재한다.
.Marronetti는“100 개의 태양 질량보다 무겁지만 은하 중심에있는 초대형 블랙홀보다 훨씬 가벼운이 블랙홀은 현재까지 수백만과 수십억의 태양열이 될 수 있습니다. "또한 85 개의 태양열이있는 원래 블랙홀의 무거운 사람들도 수수께끼를 나타냅니다."
쌍 불안정성과 계층 적 블랙홀 합병
Marronetti가 말하는 수수께끼는 합병에 들어간 두 개의 블랙홀 중 하나가 두 개의 작은 블랙홀 사이의 합병 이벤트에 의해 만들어 졌음을 암시하는 크기라는 사실입니다. NSF 프로그램 디렉터는“블랙홀의 가장 일반적인 형성 채널은 초신성 폭발로 삶을 끝내는 무거운 별과 관련이있다”고 지적했다. "그러나이 형성 채널은 65 개의 태양 질량보다 무거운 블랙홀의 생성을 방지하지만 '쌍 인스턴트'라는 현상으로 인해 130 개의 태양열 질량보다 가볍습니다."
.
핵 융합이 중단됨에 따라 더 이상 중력 붕괴를 방지하기에 충분한 외부 방사선 압력이 없습니다. Marronetti는“별은 갑자기 전자-포지트론 쌍을 만들기에 충분히 활력이있는 광자를 생산하기 시작합니다. "이 광자는 자체 중심의 풀로 인해 별이 격렬하게 무너지지 못하게하기에 충분히 강하지 않은 외부 압력을 만듭니다."
이로 인해 별의 핵심과 외부 층 사이의 중력 압력이 차이를 초래합니다. 엄청난 충격으로 인해이 '퍼프 아웃'외층을 통해 그들은 거대한 폭발로 날아갑니다. 작은 별들로 인해 이것은 흰색 난쟁이, 중성자 별 또는 블랙홀과 같은 훌륭한 잔재가되는 노출 된 코어 뒤에 남습니다. 그러나 별이 130 개의 태양열 이상의 범위이지만 200 개의 태양열 미만인 경우 결과는 더 비참합니다.
Marronetti는“그 결과 초신성 폭발은 별을 완전히 없애고, 블랙홀이나 중성자 별이 생산되지 않는다”고 말했다. "이 완전한 붕괴를 피하기 위해 200 개의 태양열이 블랙홀로 빠르게 붕괴되기 위해 별이 더 무거워 질 것입니다."
.
Marronetti가 지적한 것처럼; 이것은 85- 해저의 백 홀이 두 개의 작은 블랙홀의 합병에 의해서만 형성 될 수 있음을 의미합니다. 연구원은“이것은 구형 클러스터와 같은 조밀 한 블랙홀 개체군에서만 발생할 수있는 매우 특이한 사건입니다. "GW190521은 블랙홀 의이 '계층 적 합병'으로 인한 첫 번째 탐지입니다."
Marronetti는 계층 적 합병이 이전 블랙 홀 합병에 의해 생성 된 하나 이상의 블랙홀로 구성되어 있다고 설명합니다. 이 합병 계층 구조는 원래의 작은 모집단에서 점차 무겁고 무거운 블랙홀을 형성 할 수있게합니다.
리고는 발견과 놀라움을 제공합니다
이 팀은 강력한 예술 계산 모델로 중력파 신호를 평가 함으로써이 특정 합병의 특이한 특성을 밝혀 냈습니다. 이것은 GW190251이 지금까지 관찰 한 가장 거대한 블랙홀 합병에서 비롯되었으며 이것은 일반적인 합병이 아니라 계층 적 합병뿐만 아니라 이벤트와 관련된 블랙홀에 대한 중요한 정보라는 것을 보여주었습니다.
“신호는 원래의 백 홀의 질량과 스핀에 대한 정보와 최종 제품에 대한 정보를 전달합니다.”Marronetti는 Ligo -Virgo 팀이 그 스핀을 측정하고 검은 색 구멍이 함께 모여서 자신의 축을 둘러싼다고 결정할 수 있다는 사실을 암시합니다. 이 축의 각도는 궤도의 축과 정렬되지 않은 것처럼 보였다. 이 잘못 정렬 된 스핀은 블랙홀이 함께 움직일 때‘흔들림’을 일으켰습니다.
“우리의 파형 모델은 GW190521을 감지하고 그 본질을 해석하여 질량, 스핀, 하늘 위치 및 지구와의 거리와 같은 소스의 특성을 추출하는 데 사용되었습니다. 처음으로 파형 모델에는 새로운 물리적 효과, 특히 블랙홀 스핀의 세차와 고조파가 포함되었습니다.”라고 Buonanno는 말합니다. “우리가 더 높은 고조파를 말할 때 우리가 의미하는 것은 뮤지컬 듀엣의 사운드 차이와 같은 악기와 다른 악기와 같은 악기를 연주하는 음악가들의 소리의 차이와 같습니다.
답변이없는 질문과 향후 조사
팀이 신호 GW190251을 일으킨 합병에 대해 수집 할 수 있었던 엄청난 양의 정보에도 불구하고 여전히 확인되지 않은 질문과 세부 사항이 확인되어야합니다.
.
Ligo-Virgo 탐지기는 중력파를 위해 우주를 검색하기 위해 두 가지 매우 독특한 방법, 소형 바이너리 합병으로 가장 일반적으로 생성되는 특정 파 패턴 및보다 일반적인 '버스트'검색을 선택하는 알고리즘을 사용합니다. 후자는 '평범한'신호를 검색하며 연구원들이 GW190215를 찾은 메커니즘입니다.
Morronetti는 팀이 사용한 방법이 이러한 비밀을 잠금 해제 할 수 있다는 사실에 놀랍습니다.이 결과는 리고의 다양성을 보여줍니다. NSF 이사는“저의 주요 놀라움은이 이벤트가 합병 신호를 찾기 위해 구체적으로 만들어지지 않은 검색 알고리즘을 사용하여 감지되었다는 것입니다. "이것은 그 종류의 첫 번째 탐지이며 Ligo가 소형 합병을 넘어 현상을 감지 할 수있는 능력을 보여줍니다."
.
이것은 신호가 계층 적 합병 이외의 다른 것에 의해 생성 될 수있는 작은 기회를 열어줍니다. 아마도 완전히 새로운 것일 것입니다. 저자들은 지금까지 알려지지 않은 새로운 현상의 전망에 대한 열렬한 전망을 암시하지만, Marronetti는 신중합니다.“지금까지 가장 가능성이 높은 원인은 위에서 설명한 것처럼 두 개의 블랙홀의 합병입니다. 그러나 이것은 과거의 리고/처녀 자리 탐지만큼 확실하지 않습니다.
“신호가 초신성 폭발이나 빅뱅 중 이벤트와 같은 다른 현상으로 인해 신호가 발생했을 가능성이 여전히 작은 것입니다. 이 시나리오는 가능하지만 가능성은 거의 없습니다.”
GW190251 신호를 일으킨 이벤트의 특성을 확인하는 것은 간섭계가 그들이 방출 한 중력파를 통해 유사한 이벤트를 검색함에 따라 Ligo 팀이 미래에 집중할 것입니다. Buonanno는 Ligo의 다음 운영 런 (O4)이 현재 실행 (O3)보다 3 배 더 큰 공간을 탐색 할 것이라고 덧붙였다. "O3 동안 관찰하기에는 너무 약한 더 많은 수의 사건에 접근하면 GW150921과 같은 이진 블랙홀의 형성 시나리오를 밝힐 수 있습니다."
