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Sep 17, 2023

처음으로 듣는 우주의 중력파 배경

역사적으로 처음으로 천문학자들은 은하수에 있는 은하 크기의 밀리초 펄서 안테나를 사용하여 저주파 중력파를 감지했습니다. 천문학자들은 희미한 윙윙거리는 소리를 들었다.

역사적으로 처음으로 천문학자들은 은하수에 있는 은하 크기의 밀리초 펄서 안테나를 사용하여 저주파 중력파를 감지했습니다.

천문학자들은 처음으로 우주 전체에 울려 퍼지는 중력파의 희미한 웅웅거림을 들었습니다.

거의 10년 동안 과학자들은 중력파 배경, 즉 빅뱅 직후에 일어난 사건과 우주 전체에 걸친 초대질량 블랙홀의 합병으로 인해 발생했다고 생각되는 중력파의 희미하지만 지속적인 반향을 찾아 왔습니다. 그러한 배경은 오랫동안 물리학자들에 의해 이론화되었고 천문학자들에 의해 추구되었지만, 그 배경을 구성하는 중력파의 신호는 희미하고 10년에 걸친 시간 규모로 진동하기 때문에 감지하기 어려웠습니다. 이제 장기간의 관찰을 통해 마침내 그 존재가 확인되었습니다.

매우 기대되고 전 세계적으로 조율된 수요일(6월 28일) 발표에서 전 세계 과학자 팀은 은하수를 통해 흐르는 이러한 우주 잔물결의 "낮은 피치 웅웅거림"을 발견했다고 보고했습니다.

천문학자들은 윙윙거리는 소리의 원인을 확실히 알지 못하지만, 감지된 신호는 "강력한 증거"이며 무게가 수십억 달러에 달하는 "전체 우주에서 가장 거대한 블랙홀"의 풍부한 쌍에서 나오는 중력파에 대한 이론적 기대와 일치합니다. 이번 연구를 공동 주도한 테네시주 밴더빌트 대학의 중력파 천체 물리학자인 스티븐 테일러(Stephen Taylor)는 태양이 태양이라고 말했다.

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동일한 신호에 대한 힌트가 중국, 인도, 유럽 및 호주의 과학자들이 발표한 일련의 논문에서 발표되었습니다. 그들은 수백만 년에 걸쳐 축소되는 궤도에서 서로를 돌며 우주 춤을 추는 초대질량 블랙홀이 합쳐지면서 신호가 나올 수 있다고 말합니다. 이 과정에서 그들은 우주 전체에 반향하는 중력파의 형태로 에너지를 방출합니다. 이제 파동 천문학자들은 그들이 감지했다고 말합니다.

과학자들은 관측된 중력파의 배경 소음이 시간이 지남에 따라 중요성이 커졌다고 보고합니다. 이는 거대한 물체가 존재함에도 불구하고 수십만 또는 심지어 수백만 개의 초대질량 블랙홀이 향후 수십만 년 안에 합쳐질 수 있다는 감질나는 증거를 제공합니다. 그들 자신은 아직 발견되지 않았습니다.

중력파 배경을 탐지하기 위해 천문학자들은 밀리초 펄서라고 불리는 빠르게 회전하는 별을 연구했습니다. 이 별은 놀라울 정도로 규칙적으로 초당 최대 700회 회전하여 "펄스"로 보이는 자기 극에서 빛의 광선을 발산합니다. 지구 방향으로 깜박일 때.

그러한 우주 등대는 우리 태양보다 수백만에서 수십억 배 더 큰 초대질량 블랙홀의 중력파를 발견하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이에 비해 LIGO(Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) 네트워크는 태양 질량의 최대 10배에 달하는 작은 블랙홀에서 발생하는 중력파만 감지할 수 있습니다.

지구와 펄서 사이의 넓은 공간이 완전히 비어 있다면, 깜박이는 우주 시계의 빛이 우리 방향으로 펄스할 때마다 지구에 도달하는 데 동일한 시간이 걸릴 것입니다. 실제로 펄스의 타이밍은 성간 물질의 가스 및 먼지, 펄서의 움직임, 은하수의 지구와 같은 요인의 영향을 받습니다.

중력파 역시 우리와 펄서 사이의 시공간 구조를 늘리고 압축하여 수십 나노초에서 5년 이상 사이에서 세심하게 규칙적인 펄스를 왜곡하여 빛의 섬광이 평소보다 일찍 또는 늦게 도착하게 만듭니다.

새로운 연구에서 초거대 블랙홀이라는 신호의 근원을 배반하는 "중요한 증거"는 은하수에 있는 거의 70밀리초 펄서의 은하 크기 우주 안테나에서 펄스가 도착하는 시간에서 발견된 독특한 패턴입니다. NANOGrav(북미 중력파 관측소)로 알려진 천문학자 컨소시엄에 따르면. 블랙홀 쌍성의 중력파 신호는 "군중 속의 목소리처럼" 겹쳐서 펄서 타이밍 데이터에 독특한 패턴으로 삽입되는 끊임없는 웅웅거림을 초래한다고 과학자들은 말합니다.