물리학 자들은 트리오와 함께 새로운 관찰 캠페인에 한 달 밖에되지 않았으며, 물리학 자들은 오늘 블랙홀과 같은 두 개의 거대한 물체가 서로 나선형으로 출발했을 때 우주에서 파문을 불러 일으키는 더 많은 중력파를 발견했다고 발표했습니다. 이 협업은 이제 13 개의 블랙홀 쌍을 합병했으며 두 쌍의 중성자 별을 포장했습니다. 그러나 탐지가 축적 되더라도 한 이론가는 팀이 신호를 분석하는 방법을 바꾸고 Albert Einstein의 중력 이론, 일반 상대성 이론을 더 쉽게 테스트 할 수있는 발전을 이루었습니다.
신호를 해석하려면 중력파 사냥꾼은 컴퓨터 시뮬레이션과 비교합니다. 이제 Morgantown에있는 West Virginia University의 이론적 천체 물리학자인 Sean McWilliams는 두 개의 병합 블랙홀에 의해 생성 된 신호 또는 파형에 대한 정확한 수학 공식을 계산했습니다.
Bozeman의 Montana State University의 중력파 천문학자인 Neil Cornish는“이것은 큰 발전입니다. 블랙홀 합병에서 "분석을 수행하기위한보다 정확한 파형을 허용 할 것입니다. 그러나 그것은 또한 우리에게 무슨 일이 일어나고 있는지에 대한 통찰력을 제공합니다."
.1916 년 아인슈타인은 두 개의 별이 서로를 공전함에 따라 중력파를 방출 할 것이라고 예측했지만, 파도가 너무 연약하다고 생각했지만, 감지하기에는 너무 연약하다고 생각했습니다. 2015 년, 레이저 간섭계 중력 파 분위기 (Ligo)를 가진 물리학 자들은 워싱턴과 루이지애나의 리빙스턴에서 거대한 광학기구를 사용하여 13 억년의 빛을 통합 한 두 개의 블랙 홀에서 파도가 터졌습니다. 이탈리아 피사 근처의 처녀 자리 탐지기는 2017 년 8 월에 헌트에 합류하여 협력이 하늘의 이벤트 소스로 삼각 측량을 할 수있게했습니다.
두 개의 블랙홀이 더 가까워지면서 우주에서 파문을 방출합니다. 두 물체가 충돌함에 따라 파도의 강도는 절정에 이르며, 마지막으로 합병 된 블랙홀이 결합되어 정착됩니다. 신호를 해독하고 블랙홀의 질량 및 기타 매개 변수를 결정하기 위해 과학자들은이를 시뮬레이션 신호 카탈로그, 문제의 복잡성으로 인해 취한 압정과 비교합니다.
일반 상대성에 따르면, 중력은 질량과 에너지 워프 시공간 일 때 발생합니다. 그리고 블랙홀은 거대한 별이 무한 지점으로 무너질 때 남은 초고 텐스 중력장입니다. 따라서 두 개의 블랙홀이 함께 소용돌이 치면 뒤틀림이 뒤틀리고 수학을 "비선형"과 다루기 힘들게 만듭니다.
또는 많은 과학자들이 가정했습니다. McWilliams는 Physical Review Letters 의 언론에서 논문에보고 한대로 수학적으로 신호를 계산할 수있는 방법을 찾았다 고 말했다. .
계산에는 블랙홀 중심에서 특수 거리가 포함됩니다. 유명하게도, 이벤트 호라이즌이라는 특징적인 거리보다 더 가까이 다가 가면 블랙홀을 피할 수있는 것은 없습니다. 이벤트 수평선의 거리 약 1.5 배 거리에서 블랙홀의 중력은 "빛 링"을 정의하면서 원형 궤도로 빛을 전달합니다. 이벤트 수평선의 대략 3 배 거리는 거대한 물체가 원형 궤도를 유지하고 나선형을 유지하는 한계를 나타내며, 내부의 안정적인 원형 궤도 (ISCO)라고 불리는 임계 값을 표시합니다.
.블랙홀 합병에서 정확한 파형을 계산하려는 이전의 시도는 표준 수학적 변환에 의존하여 두 궤도의 블랙홀의 문제를 깔때기 모양의 에너지 환경에서 나선형의 단일 바디 중 하나로 돌 렸습니다. 그러나 ISCO 내에서 신체는 나선형을 멈추고 연구원들은 수치 시뮬레이션으로 경로를 수정해야합니다. McWilliams는 최종 병합 블랙홀로 건너 뛰면서 그 문제를 피할 수 있다는 것을 깨달았습니다. 그런 다음 일반적인 상대성 이론을 사용하여 작은 테스트 질량이 최종 블랙홀로 들어가서 교란하는 방법을 계산하여 ISCO에서 방사 된 신호를 내부로 계산할 수 있도록했습니다.
.테스트 입자가 조명 고리에 도달하면 궤적을 추적하는 것은 수학적으로 불가능 해집니다. 그러나 McWilliams는 간단한 이유 때문에 물리학은 무시할 수 있다고 말합니다. 라이트 링 내에서 시공간의 모든 휘젓기는 퍼지는 중력파에 영향을 미치기 위해 탈출 할 수 없습니다. 본질적으로, 블랙홀 자체는 모든 불쾌한 비선형 성을 극복합니다. McWilliams는 시뮬레이션과 깔끔하게 일치하는 한 쌍의 공식을 제공합니다. "나는 정직 할 것이다. 나는 수치 상대성 이론의 결과에 얼마나 잘 동의하는지 오히려 바닥에 있었다"며 "
.McWilliams는 이러한 공식이 일반 상대성 테스트에서 가치가 있음을 증명할 수 있다고 말합니다. 특히 블랙홀은 순수한 중력 에너지로 만들어진 대상이므로 지저분한 문제가 없기 때문입니다. Ligo 's와 Virgo의 관찰은 이미 일반 상대성의 정확성을 전례없는 수준으로 확인했지만 연구자들은 악기의 민감도를 연마 할 때 더 밀어 붙일 수 있어야합니다. McWilliams는 일반 상대성에서 파형에 대한보다 정확한 예측이 필요할 것이라고 말합니다. 정확한 공식은 수치 시뮬레이션보다 더 정확해야합니다.
.케임브리지의 매사추세츠 (Massachusetts Institute of Technology) (MIT)의 중력파 이론가이자 리고 팀원 인 리오넬 런던 (Lionel London)은 확실하지 않습니다. McWilliams는 여전히 ISCO 외부의 나선형을 모델링하기 위해 시뮬레이션에 의존해야하며, 신호의 일부는 초기 블랙홀의 질량을 결정하는 데 중요하다고 지적합니다. 계산은 또한 특정 단순화 가정에 의존하지만, 그들과 함께 수행되는 불확실성에 대한 추정치를 제공하지는 않는다고 그는 말했다. 런던은이 공식은 "Ansatz"(신호가 어떻게 보이는지에 대한 교육받은 추측)에 더 가깝습니다. 문제에 대한 정확한 해결책과는 말합니다.
.코니쉬는 수치 상대성을 대체하기에는 너무 이르다고 동의합니다. 그럼에도 불구하고 그는 공식이 유용 할 것이며 물리학 자들이 왜 블랙홀 합병이 예상했던 것보다 더 간단한 것처럼 보이는지 설명해야한다고 말합니다. "더 많은 것을 배울 수 있습니다."
그 동안 Ligo와 Virgo 연구자들은 신호가 부족하지 않을 것입니다. 세 번째 관찰 달리기의 첫 달 동안, 그들은 지난 주에 3 개의 블랙홀 합병, 두 번째 중성자 스타 합병, 그리고 가능한 블랙홀-탁월한 스타 합병을 포함하여 5 개의 새로운 후보 이벤트를 발견했습니다. 혼합 합병은 과학자들에게 또 다른 보석이 될 것입니다. 과학자들은 그러한 일이 얼마나 자주 발생 해야하는지에 대한 좋은 추정치조차 부족하기 때문입니다. 패서 디나의 캘리포니아 기술 연구소 (California Institute of Technology)의 물리학 자이자 리고 팀원 인 제시카 맥버 (Jessica McIver)는“흥미로운 천체 물리적 대상이기 때문에 많은 흥분을 일으키고있다.
그럼에도 불구하고, 감도 신호는 상대적으로 약합니다. 연구원들은 무작위 노이즈가 20 개월마다 약 20 개월마다 비슷한 가짜 신호를 생성해야한다고 추정하며, 지상 진동에서 시작될 확률은 14%입니다. "당신이 나에게 물어 보면‘커피, 차 또는 집을 베팅 하시겠습니까?’ ‘ your MIT의 물리학 자이자 리고 회원 인 살바토레 비탈 레 (Salvatore Vitale)는“혼합 합병에 대한 사례를 못 박기 위해 천문학자는 빛과 전자기적 파도를 발견해야 할 것입니다.
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