2015 년 9 월 14 일, 한 쌍의 거대한 중력파 검출기가 두 개의 블랙홀 사이의 충돌의 마지막 헐떡 거리는 소리를 들었을 때 거의 정확히 동시에, 또 하나의 더 당황한 관찰이 일어났습니다. 지구 표면 위 500km 이상인 궤도의 Fermi Gamma-ray Space Telescope는 고 에너지 형태의 빛 인 감마선의 통과 버스트를 기록했습니다. 신호가 너무 미미하여 위성을 운영하는 NASA 과학자들은 처음에는 눈치 채지 못했습니다.
Fermi 팀의 일원 인 Valerie Connaughton은“[중력 파 감지기] Ligo는 밝은 사건을 보았고 데이터가 명확하게 밝혀졌으며, 우리는 우리의 데이터에서 중력파와 시간이 너무 가까워서 실제로 신뢰할 수있는 약간의 블립을 발견했습니다.
2 월 11 일, Fermi 연구원들은 과학적 사전 인쇄 사이트 Arxiv.org에 종이를 게시하여 감마선 버스트를 설명하고 Ligo (레이저 간섭계 중력 전망대)에 의해 관찰 된 중력파를 생성 한 동일한 블랙 홀 합병에서 유래했을 가능성이 있다고 추측합니다. 확실하지 않은 상관 관계는 물리학에서 확고한 가정을 상향 조정할 것입니다. 천체 물리학 자들은 오랫동안 근처의 모든 물질을 삼키는 경향이 있기 때문에 블랙홀이 진공 상태로 존재한다고 믿었습니다. 이 물질이 없다는 것은 두 개의 블랙홀이 빛의 섬광을 생성하는 것이 불가능해야한다는 것을 의미합니다.
프린스턴 대학교의 천체 물리학자인 아담 버로즈 (Adam Burrows)는“입자가 충전되지 않은 경우 자기장이없고 전자기 방사선을 얻을 수 없다”고 말했다. "시스템이 너무 깨끗합니다."
그러나 Fermi 위성에 의해 감지 된 감마선 버스트는 아마도 한 쌍의 블랙홀 주변의 동네가 그렇게 비어 있지 않다고 제안합니다. Fermi 팀이 논문을 발표 한 이후, 많은 천체 물리학 자들은 감마선 버스트를 생성하기 위해 충분한 농도로 블랙홀 주변에서 문제가 지속될 수있는 방법에 대한 이론적 설명을 제안하기 위해 서두르고 있습니다. 이 이론들은 역사적인 사건의 결과에 따라 결합 된 천체 물리적 상상력의 비행을 포함하여 모든 설명에 의해 존재하지 않아야한다는 빛의 관찰을 설명합니다.
.우주 우연의 일치?
감마선은 전자기 스펙트럼의 끝에서 떨어집니다. 모든 빛의 빛 중에서, 그들은 가장 짧은 파장, 가장 높은 주파수 및 가장 에너지를 가지고 있습니다. 예를 들어 자외선보다 수백만 배 더 많은 에너지가 있습니다.
많은 에너지를 만들기 위해서는 극단적 인 조건이 필요하며 두 개의 알려진 천체 물리적 사건 만 그렇게 할 수 있습니다. 하나는 거대한 별을 블랙홀로 붕괴시키는 것입니다. 훌륭한 핵심이 그 자체로 떨어질 때, 그것은 주변 물질 봉투를 쫓아 내고 거의 빛의 속도로 우주로 나오는 폭력적인 에너지 제트기를 형성합니다. 이들은 소위“긴 감마선 버스트”로, 모든 감마선 버스트의 약 80 %를 차지하며 일반적으로 약 20 초 동안 지속됩니다.
감마선 버스트를 생성하기위한 두 번째 메커니즘은 중성자 별 쌍이나 중성자 별 및 블랙홀과 같은 두 개의 매우 작곡 된 물체의 합병입니다. 별과 블랙홀의 경우, 별의 물질은 블랙홀 주위에 accretion 디스크라고 불리는 재료의 고리를 형성합니다. Accretion 디스크의 재료가 블랙홀에 빠지면 합병 축을 따라 에너지 형태의 제트기가 있습니다. 결과는 "짧은 감마선 버스트"로, 일반적으로 2 초 미만으로 지속됩니다.
감마선 버스트는 우주의 위대한 불꽃 사건이며, 우리가 거의 상상할 수없는 규모의 폭발입니다. 그들은 또한 천체 물리학 자에게 숨겨진 우주 사건을 볼 수있는 방법을 제공합니다.
Connaughton은“짧은 감마선 버스트를 통해 어두운 물건을 볼 수 있습니다. "[이 물체들이 병합 될 때, 그들은 폭력적인 에너지 입자를 생성하고, 우리는 그렇지 않으면 매우 어두워 보일 현상에서 폭력을 봅니다."
.9 월 14 일, Fermi는 블립으로 등록 된 짧고 일시적인 이벤트를 감지했습니다. 팀이 처음에는 눈치 채지 못했기 때문에 너무 어둡습니다. 나중에, 그들은 Ligo가 중력파를 감지했다는 것을 알게되었을 때, 그들은 Fermi가 동시에 흥미로운 것을 보았는지 확인하기 위해 데이터를 거슬러 갔다. 매사추세츠 주 캠브리지의 천문학자인 Lindy Blackburn이 개발 한 알고리즘을 사용하여 매사추세츠 주 케임브리지의 천문학 자 및 Ligo 팀의 일원 인 Fermi 연구자들은 소음이 많은 데이터에서 희미한 블립을 검색했습니다. 그때, 그들이 그것을 보았을 때, 중력파 후 0.4 초 후에 도착한 감마선의 버스트가 1 초 동안 지속되었습니다. 그것은 전형적인 짧은 감마선 버스트의 특성을 가졌으며, 그 기원에는 같은 시간에 걸쳐 태양이 생성하는 에너지의 양의 10,000 조 배를 포함했습니다.
.감마선 버스트가 검출 오류가 아니라 실제인지, 리고 이벤트와 연결되어 있는지 여부는 Fermi 팀이 논문을 발표 한 이후 몇 주 동안 강렬한 토론의 주제가되었는지
이 팀은 감마선 버스트가 2,000 평방 미터의 하늘 지역에서 나왔다는 것을 대략적으로 설립했습니다. 600도 리고 현지화와 결합 된 도착 방향은 200 평방 정도의 하늘 패치로 축소되어 감마선 버스트와 중력파가 같은 장소에서 시작되었다는 결론을 뒷받침합니다. 두 사건의 타이밍도 이것을 제안합니다. Fermi는이 크기의 블립을 약 10,000 초마다 (또는 약 2 시간 47 분마다) 감지하여, 불가능하지는 않지만 감마선 버스트와 중력파가 우연이었을 것입니다.
.Connaughton은“기회가 낮지 만 우연히 일어난 것은 불가능하지는 않습니다. “그래서 우리는 이것이 Ligo 행사의 대응 요인이라고 주장하는 것에 대해 서두르는 이유입니다. 정상적인 상황에서 우리가 은행에 가져갈 것이 아니라 '3 시그마'결과입니다.” 사실, 페르미가 파열을 한 번에 주목 한 또 다른 감마선 탐지기 인 유럽 우주국의 통합 위성은 아무것도 관찰하지 못했습니다. "우리의 관점에서 볼 때, Fermi가 감지 한 사건이 중력파 이벤트와 관련이있을 가능성은 거의 없습니다."라고 적분 팀의 일원 인 Carlo Ferrigno는 말했습니다.
더 근본적으로, Fermi 팀은 두 개의 블랙홀의 합병이 단순히 빛을 생성하지 않기 때문에 두 이벤트를 연결하는 것에주의를 기울이고 있습니다. Connaughton은“물리학을 제외하고는 모든 것이 유리합니다.
물리학은 문제를 일으킨다 - 또는 적어도 수수께끼.
Christian Reisswig
비디오 : 이 컴퓨터 시뮬레이션에서, 빠르게 회전하는 초대형 스타가 무너져 궁극적으로 하나의 블랙홀을 형성합니다. 블랙홀 충돌이 어떻게 감마선 버스트를 만들 수 있는지 설명하는 데 비슷한 시나리오가 사용되었습니다.
King 's College London의 입자 물리학자인 John Ellis는“감마선 버스트를 생산하려면 합병 대상 주변의 Accretion 디스크와 같은 기존의 물질이 필요합니다. “중성자 스타의 합병에 대해 이야기하고 있다면 분명하다고 생각합니다. 블랙홀 주위에는 분명하지 않습니다.”
Fermi의 관찰의 정확성은 시간이 지남에 따라 해결 될 것입니다. 리고는 아마도 더 많은 중력파를 감지 할 것입니다. 그렇듯이 Fermi 팀은 해당 감마선 버스트를 찾을 것입니다. 그들이 찾으면 그들이 무언가에 있다는 것을 알게 될 것입니다.
밝은 블랙홀 건물
그 동안 천체 물리학 자들은 감마선 버스트를 생성하기에 한 쌍의 블랙홀 주위에 충분한 재료가있을 수있는 방법을 설명하려고 노력했습니다. 라스 베이거스 네바다 대학교의 천체 물리학자인 빙 장 (Bing Zhang)은 합병 블랙홀 중 하나 또는 둘 다에 전하가 포함되어 있다면 그 전하가 감마선 버스트를 생성 할 수있는 자기장을 만들 수있을 수 있다고 추측했다. 그러나 일반적인 합의에 따르면 천체 물리적 블랙홀은 측정 가능한 전하가 없어야합니다.
또 다른 제안은 Stony Brook University의 천체 물리학 자 Rosalba Perna의 제안입니다. 2 월 16 일에 Arxiv.org에 게시 된 논문에서, 그녀와 두 명의 동료들은 이진 별 시스템에 함께 갇힌 2 개의 거대한 별이 둘 다 죽어 두 개의 블랙홀을 형성 할 수 있다고 추측합니다. 시스템의 두 번째 거대한 별이 사라짐에 따라 봉투의 잔해는 코어를 향해 뒤로 물러나서 Accretion Disk에 정착 할 수 있습니다. 그런 다음 합병이 시작되면서 동반자 블랙홀은이 디스크를 통해 다른 사람에게 들어가서 감마선 버스트를 전원합니다.
하버드 대학교의 천문학 부의장 인 아비 로브 (Avi Loeb)는 세 번째 가능성을 제공했습니다. 2 월 15 일에 Arxiv.org에 게시 된 논문에서 Astrophysical Journal Letters 에 출판 된 후 , Loeb는 한 쌍의 블랙홀이 태양보다 100 배나 큰 별 내부에서 동시에 시작될 수있는 방법을 설명합니다. 그가 상상했듯이,이 거대한 별은 원래 두 개의 작은 별이 결합 될 때 만들어졌습니다. 그 합병의 조건으로 인해 거대한 별이 매우 빠르게 회전하게됩니다. 결국 붕괴되기 시작하면 스핀의 원심력은 코어가 아령 구성에서 두 개의 덩어리로 나뉘어지고 각 덩어리는 블랙홀을 형성합니다. 두 개의 블랙홀이 거대한 별의 잔재 내부에 중력이 얽혀 있습니다.
.Loeb은“임신 한 어머니의 뱃속에 쌍둥이 한 쌍의 쌍둥이와 비슷하며, 함께 모여 블랙홀 하나를 만듭니다.
Loeb의 시나리오의 블랙홀은 결국 합병되며, 합병은 거대한 별 안에서 이루어지기 때문에 감마선 버스트에 연료를 공급하기위한 많은 재료가있을 것입니다. 실제로 Loeb은 전체 태양 질량이 합병 시점에 새로 생성 된 블랙홀에 빠질 것이라고 상상합니다. Loeb의 논문은 단지 성상 물리학 자로부터 새로운 사고 방식을 요구할 것이라는 관찰을 설명하기위한 노력의 시작일뿐입니다. 그의 제안의 중심에있는 빠르게 회전하고 슈퍼 가스의 별은 결코 보이지 않았다. 또한 별이 빠르게 회전하는 내부 코어를 갖는 시나리오에서 코어는 일반적으로 두 개의 아령으로 나뉘 지 않습니다. 내년에 Loeb와 다른 사람들은 컴퓨터 시뮬레이션을 실행하여 그의 논문에 설명 된 조건을 생성 할 수 있는지 여부를 결정합니다. Loeb의 동료 중 일부는 그의 시나리오가 끝날 것이라는 회의적입니다.
Burrows는“개인적으로 이것은 약간의 스트레칭이라고 생각합니다. "여기에 가짜 탐지가 무엇인지 설명하기 위해 여기에 연결된 몇 가지 치아 요정이 있습니다."
다른 사람들은 로브의 종이가 옳은지 여부에 관계없이 올바른 방향으로 천체 물리학의 분야를 가리킨다고 생각합니다.
오스틴 텍사스 대학교의 천체 물리학자인 Volker Bromm은“새로운 발견이있을 때 항상 과학에서와 같이 사람들이 아이디어를 버리는 초기 추측의시기가 있습니다. “Avi의 논문은 사람들의 관심에 초점을 맞추기 때문에 우수하다고 생각합니다. 확실히 그럴듯합니다.”
시간이지 나면서, 페르미 탐지의 진위가 분명해질 것입니다. 그것이 정확한 경우, 이론은 결국 두 개의 블랙홀이 감마선 버스트를 만드는 방법을 설명하는 이론이 발전 할 것입니다. 그들은 Zhang, Perna 및 Loeb가 제안한 아이디어와 비슷하거나 완전히 다르게 보일 수 있습니다. 분명한 것은 리고 이후에 많은 새로운 과학이 있다는 것입니다. 중력 이후 파도 세계의 의미를 풀기위한 서두는 이미 진행 중입니다.
