2016 년 2 월 11 일, Advanced Laser Interferometric Gravitational Wave Observer 또는 Aligo의 대변인이 중력파의 발견을 발표했을 때 나는 기절했다. 확실히, 우리는 Aligo가 어느 시점에서 우리에게 흥미로운 것을 줄 것으로 기대했지만, 우리는 그것이 잠정적이라고 생각했습니다. 우리는이 프로젝트가 몇 달 또는 몇 년의 데이터를 정교하고 힘들게 살펴보면 약한 신호를 보여 주면서 머리를 소음 위로 약화시킬 것으로 예상했습니다.
그러나 2 월에 운명적인 날이 너무 명확하고 모호하지 않아 설득력이 없었습니다. 나는 맨 눈으로, 두 개의 큰 검은 구멍의 틀림없이 틀림없는 파형이 하나로 합쳐져서, 정착하면서 주변 공간 시간으로 출혈하는 중력파를 뿌렸다.
그리고 더 많은 것이있었습니다. Aligo가 본 블랙홀은 거기에 없었습니다. 우리는 태양의 질량의 덩어리 또는 1 조의 덩어리가있는 블랙홀이 있다는 것을 알고 있었고, 태양과 비슷한 덩어리가있는 작은 블랙홀을 보았습니다. 그러나 Aligo가 본 블랙홀은 태양보다 30 ~ 60 배 더 무겁습니다. 내 동료들 중 일부는 이제 알리고가 발견 한 중형 블랙홀이 거의 50 년 동안 우리를 피했던 암흑 물질일지도 모른다고 주장하고 있습니다.
과학자들이 블랙홀이 암흑 물질이라고 제안한 것은 이번이 처음이 아니지만, 가능성이 결정적으로 배제되었다고 생각했습니다. 아이디어의 부활은 새로운 발견을 따르는 비옥 한 창의성의 한 예일뿐입니다. 호의적이지 않은 아이디어는 유행으로 돌아와서 새로운 빛으로보고, 열정을 가지고 추구 할 수 있습니다. 이러한 개정 발견은 또한 매우 이질적인 연구 분야 (이 경우 암흑 물질과 중력파)처럼 유익한 연결을 이끌어냅니다.
1970 년대에 Stephen Hawking과 당시의 대학원생 Bernard Carr는 빅뱅 이후 통치 한 혼란에서 작은 원시적 인 블랙홀 바다가 나타날 수 있었고 공간을 채울 수 있다고 제안했습니다. 시간이 지남에 따라이 블랙홀은 성장하여 그 과정에서 은하의 형성을 시드했을 것입니다. 그들은 아마도 우주의 전반적인 에너지 예산에 기여할 수도 있습니다. 블랙홀은 무겁고보기가 어렵습니다. 우주의 누락 된 문제를 설명하는 데 필요한 속성 만 있습니다.
수십 년 동안 하드 코어 그룹의 신자 들이이 아이디어를 추진했습니다. 1990 년대에는 치명적인 타격처럼 보였습니다. 사나이 실험은 큰 마젤란 구름에서 망원경을 훈련 시켰고 블랙홀과 같은 물체가 별 앞에서 지나갈 때 발생하는 희미한 깜박임을 지켜 보았습니다. 그들은 우주의 암흑 물질 전체를 구성하기에 충분한 블랙홀을 갖는 것이 매우 어려울 것임을 발견했습니다.
더 최근에, 프린스턴의 고급 연구 연구소 (Institute of Advanced Study)의 티모시 브란트 (Timothy Brandt)는 은하계 클러스터 (Globular Clusters)로 알려진 별의 조밀 한 응집에 대한 블랙홀이 할 수있는 일을 살펴 보았습니다. 그는 블랙홀이 너무 많으면이 구형 클러스터가 가열되어 퍼프하고 매우 빨리 죽을 것임을 보여주었습니다. 드워프 갤럭시 에리 다우스 II (Eridanus II)에서 특정 클러스터의 숫자를 꽂아서 그는 작은 부분의 암흑 물질 만 블랙홀의 형태 일 수 있음을 보여줄 수있었습니다. 그래서 암흑 물질이 이론가들이 놀고 싶어하는 또 다른 이국적인 아이디어가되었지만, 자연 세계와는 아무런 관련이없는 것처럼 보였습니다.
암흑 물질에 대한 검색은 대신에 대규모 입자를 약하게 상호 작용하는 데 중점을 두었습니다. 이것들은 자연의 기본력이 통일되고 지금과는 매우 다르게 행동 한 초기부터 유물 인 기본 입자입니다. 많은 동료들에게 Wimps의 발견은 불가피합니다. 그들은 거기에 있어야합니다. 우리가 강력하고 충분히 큰 악기를 구축하는 한, 대부분의 우주 학자들은 불가피하게 언젠가이 이상한 입자를 볼 것이라고 믿는다.
.그 일은 일어나지 않았습니다. 시간이 지남에 따라 탐지기는 더욱 강력하고 점점 커졌지만 아무 것도 등장하지 않았습니다. 최근 사우스 다코타 (South Dakota)의 납에 1 마일을 묻은 액체 크세논의 반 톤에 에너지를 퇴적하는 희귀 입자를 찾는 룩 실험은 지금까지 보이지 않는 입자에 대한 증거를 제시하지 못했습니다. Lux의 건축가 중 한 명인 Brown University의 Richard Gaitskell은 다음과 같이 말했습니다 :“향상된 민감도가 명확한 암흑 물질 신호를 전달했다면 놀라운 일이었을 것입니다. 그러나 우리가 관찰 한 것은 배경만으로 일치합니다.”
Wimps가 겪고있는 끔찍한 해협을 감안할 때, 휴면 상태에있는 오래되고 투기적이고 버려진 아이디어를 다시 방문하는 것이 합리적입니다. Johns Hopkins University에 본사를 둔 Simeon Bird가 이끄는 최근 두 가지 논문과 Kyoto의 Yukawa Institute에 본사를 둔 Misao Sasaki가 이끄는 두 가지 논문이 정확히 그렇게합니다.
Aligo Discovery에 의해 자극을받은 그들은 태양의 질량이 수십 개의 덩어리가있는 블랙홀이 암흑 물질 일 수 있는지 여부를 해결했습니다. 은하수에는 100 억 개의 블랙홀이 있어야 할 것이며, 가장 가까운 것은 태양계에서 몇 년 동안 멀어 질 것입니다. 이 블랙홀 중 일부는 바이너리를 형성하기 위해 함께 모일 것이며, 그러한 짝은 Aligo에 의해 감지 될 수 있습니다. 두 팀은 Aligo가 1 년에 몇 ~ 수십 개의 행사를 볼 것으로 예상해야한다는 데 동의합니다. 그들은 별 붕괴와 같은 일반적인 수단으로 생성 된 블랙홀을 지배 할 것입니다. 다시 말해,이 블랙홀이 은하의 암흑 물질이라면 이미 알리고로 그들을 보았을 것입니다. 그리고 우리는 있습니다.
악마는 세부 사항에 있습니다. 원시 블랙홀이 원래 나타 났을 것인 방법은 여전히 공중에 있습니다. 한 가지 아이디어는 이들이 인플레이션으로 알려진 초기 우주에서 짧은 가속 확장 기간 동안 제조되었다는 것입니다. 팽창의 충격과 떨림은 조밀 한 wad에서 에너지를 집중시켜 블랙홀의 형성을 시끄럽게 만들었습니다. 우리가 그것들을 감지하기 위해,이 구멍은 함께 뭉쳐서 합쳐져 중력파를 보내야합니다. 이런 일이 어떻게 발생하는지는 은하수의 모양, 질량이 얼마나 단단히 포장되었는지, 그리고 블랙홀이 얼마나 빨리 움직이고 있는지에 달려 있습니다. 현명한 가정은 유망한 대답을하는 것처럼 보이지만 여전히 가정 일뿐입니다.
이것은 Aligo Discovery의 행복감 이후 현장에서 초기이며 모든 일이 일어날 수 있습니다. 마초 실험과 구형 클러스터의 제약은 그들의 아이디어에 반대하지만 일부 독창성은 관찰에 의해 가져온 문제를 해결할 수 있습니다.
Advanced Ligo Discovery는 제가 경력에서 목격 한 또 다른 변화를 떠올리게합니다. 1991 년, 코브 위성은 처음으로 우주 전자 레인지 배경에서 잔물결을 측정했으며 빅뱅에서 남은 유물 방사선을 측정했습니다. 이 잔물결에 대한 좌절감과 거의 quixication 퀘스트는 25 년 넘게 진행되었으며 거의 우주론의 역류로 강등되었습니다. 우주론 자체는 난해하고 창의적이지만 창의적이지만, 피하기 어려운 주제로 여겨졌다. 그러나 잔물결이 마침내 발견되었을 때, 그들은 천문학뿐만 아니라 입자 물리학에서도 아이디어의 눈사태로 우주론에 활력을 불어 넣었습니다.
수십 년 동안, 우리는 초기 우주에서 통치했을 자연의 기본 법칙을 은하가 탄생하고 진화하며 현재 대규모 구조를 형성하는 방식과 연결하려고 시도해 왔습니다. Cobe Discovery가 오늘까지 내가 따랐던 길을 가고있는 동안, 나는 Advanced Ligo가 새로운 세대의 물리학 자들이 암흑 물질을 찾기 위해 같은 일을하는 것을 잘 볼 수 있습니다.
Pedro Ferreira는 옥스포드 대학교 (University of Oxford)의 이론적 우주 학자이자 천체 물리학 자이며 오리엘 칼리지 (Oriel College)의 연구원입니다. 그는 우주에서 대규모 구조의 기원, 일반적인 상대성 이론, 암흑 물질과 암흑 에너지의 본질에 관한 일입니다. 그의 가장 최근 책인 완벽한 이론은 일반 상대성의 전기입니다. 그것은 Winton/Royal Society Science Book Prize의 후보자로 선정되었으며 Physics World Book of the Year (2014)를 선정했습니다.
이 기사는 원래 2017 년 2 월 Nautilus Cosmos에 출판되었습니다.
