2017 년 노벨 물리학상은 Kip Thorne, Rainer Weiss 및 Barry Barish에게“리고 탐지기에 대한 결정적인 기여와 중력파 관찰”에게 수여되었습니다. 리고 발견은 새로운 중력 파도 천문학 시대를 안내했다.
중력파를 생성하는 사건은 두 개의 블랙홀의 영감과 일치하여 합쳐지기 시작했으며 병합에 따라 리고가 중력파 신호를 감지했습니다. 지금까지 모든 리고 관찰 (여러 사건)은 충돌하는 블랙홀의 질량이 태양의 질량의 약 30 배라고 제안했습니다. 이것은 SGR A* (우리 은하 중심의 블랙홀)의 질량과 대조 될 수 있으며, 이는 태양의 질량의 거의 4 백만 배입니다. 블랙홀은 우리 은하수와 같은 대부분의 나선형 은하의 중심에서 살고있는 것으로 여겨지지만 Ligo가 감지 한 것과 같은 더 가벼운 블랙홀의 기원은 천체 물리학 자와 우주 학자들이 설명하는 데 어려움을 겪을 수 있습니다.
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또 다른 뛰어난 퍼즐은 암흑 물질의 원시 기원과 본질입니다. 특히, 그것이 기본 입자로 구성되어 있든, 아마도 완전히 다르고 예상치 못한 성격 일 것입니다. 암흑 물질에 대한 관찰 증거는 간접적으로 추론됩니다. 우리 은하 내에서 먼 별의 궤도를 설명하기 위해서는 필요할뿐만 아니라 초기 우주의 원시 액체의 지배적 인 성분으로도 필요합니다. 즉, 초기 우주에서는 대부분의 암흑 물질이 없다면, 은하와 은하 클러스터는 오늘날 망원경을 통해 볼 수있는 방식을 형성하기 위해 진화하지 않을 것입니다. 그래서 우주적 암흑 물질은 무엇입니까?
최근의 리고 관찰은 우리에게 중력파의 존재에 대한 관찰 증거를 제공하기 때문에 흥미로울뿐만 아니라 또 다른 흥미로운 가능성을 제안하기 때문에 블랙홀이 우주 론적 암흑 물질의 일부가 될 수 있기 때문입니다. 블랙홀은 한때 광범위한 블랙홀 덩어리가 고려 될 때의 많은 관찰 제약으로 인해 암흑 물질의 유일한 구성 요소로 한 번 기각되었습니다.
예를 들어, 일부 블랙홀 덩어리에 대한 강한 제약은 우주 전자 레인지 배경 (빅뱅의 남은 빛)의 흑체 스펙트럼을 왜곡하는 방식으로 인해 발생합니다. 그러나 리고에 의해 감지 된 30 개의 태양 질량의 특수 질량은 관찰 제약이 부족한 특수 범위 내에 있습니다. 이 블랙홀이 암흑 물질 일 수 있습니까? 그렇다면 왜이 질량이 다른 모든 것보다 선호 되는가?
마지막으로, 초기 우주의 또 다른 퍼즐은-가장 가벼운 요소 (소위 Big Bang Nucleosynthesis)를 만들기 전에 어떻게 우주가 진화 했습니까? 우주는이 가벼운 요소를 형성하는 데 필요한 뜨거운 수프로 언제 열화 되었습니까? 우주는 초기의 초기 부분에서 우주 인플레이션으로 알려진 기간 인 엄청나게 빠른 가속의 기간을 거쳤다 고 믿어집니다. 인플레이션에 대한 강력한 관찰 증거가 있지만 인플레이션을 따르는 것은 오늘날 우주로 이어진 방법이 확립되지 않았습니다.
기본 이론 (특히 문자열 이론)은 인플레이션 종료에서 열화 된 우주로의 전환 동안 우주는 최근에 발견 된 Higgs Boson과 유사한 액체로 채워져있을 수 있음을 시사합니다. 이 그림이 정확하다면,이 필드의 진동은 초기 우주에서 블랙홀이 형성되는 것이 훨씬 유리한 조건으로 이어 졌을 것입니다. 그러나, 나중에, 이들 필드는 표준 모델 입자 형태로 다량의 방사선을 생성하여 가장 가벼운 원자가 형성되었다. 이 방사선의 생산은 소위 '원시'블랙홀을 초기 형성된 초기에 희석시킵니다. 그러나이 최근 연구의 주요 발견은 마지막으로 형성되는 마지막 블랙홀이 희석액의 양을 겪을 것이라는 점입니다.
흥미로운 점은 살아남은 블랙홀의 덩어리가 무엇인지 물었을 때, 질량이 30 개의 태양열 덩어리에 있다는 것을 알게된다는 것입니다. 즉, 리고 결과의 암흑 물질 해석에 필요한 질량입니다. 이것은 이러한 블랙홀이 암흑 물질의 전부 또는 일부일 수 있으며, 리고 탐지는 중력파의 첫 번째 탐지 일뿐 만 아니라 암흑 물질의 첫 발견 일 수 있다는 생각을 시사합니다. 이 블랙홀이 암흑 물질의 주요 구성 요소 일 수 있는지 여부는 여전히 열린 질문입니다. 그러나 이러한 초기 결과는이 특정한 대담한 블랙홀과 함께 암흑 물질이 이해되는 것에 더 가깝다는 흥미로운 가능성을 시사합니다.
이 연구는 원시 블랙홀 형성을위한 선호되는 질량 범위와 암흑 물질이 재검토 된 블랙홀이 최근에 Journal of High Energy Physics에 발표되었습니다.
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