2016년 2월 사상 처음으로 중력파(GW)가 감지되었습니다. 이 발견은 1세기 이상 전에 알베르트 아인슈타인이 한 예측을 확인했고 천문학에 혁명을 촉발시켰습니다.
이후 블랙홀 병합, 중성자별 병합, 또는 이들의 조합 등 다양한 출처에서 수십 개의 GW 사건이 감지되었습니다. GW 천문학에 사용되는 기구들이 더 정교해짐에 따라, 더 많은 사건들을 감지하고 그것들로부터 배울수 있는 능력이 증가할 것입니다.
예를 들어, 국제 천문학자 팀은 최근 International Pulsar Timing Array (IPTA)를 이용하여 일련의 저주파 중력파를 감지했습니다.
그들은 이러한 파동이 초질량 블랙홀 쌍에 의해 야기된 배경 중력파 신호(BGWS)의 초기 징후일 수 있다고 밝혀내었습니다. 이 배경의 존재는 GW가 처음 감지된 이후 천체물리학자들이 이론화한 것이고, 잠재적으로 획기적인 발견을 이루었습니다!
아인슈타인이 일반 상대성 이론으로 예측한 것처럼 중력파는 두 개 이상의 무거운 물체(블랙홀, 중성자별 등)가 합쳐질 때 생성되며, 수 광년 떨어진 곳에서 감지할 수 있는 파장을 발생시킵니다.
경우에 따라 이러한 파장은 중심핵에 있는 초대질량 블랙홀(SMBHs)을 포함한 은하 병합이나 빅뱅 직후 발생한 사건에서 비롯될 수 있습니다. 최초의 GW 이벤트가 감지된 이후, 전 세계의 과학 컨소시엄은 이러한 중력파 배경(GWB)의 징후를 찾고 있습니다.
예를 들어, 국제 펄서 타이밍 어레이(IPTA), 유럽 펄서 타이밍 어레이(EPTA), 북미 중력파 관측소(NANOGrav), 호주 파크스 펄서 타이밍 어레이(PPTA)는 은하계 시계로 밀리초 펄서(MSPS)를 사용합니다.
*pulsar
펄서(눈에 보이지는 않지만 주기적으로 빠른 전파나 방사선을 방출하는 천체)
이들 별의 잔해는 초당 수백 번 회전하는 중성자별이며 극을 따라 전자기 방출을 집중시키는 엄청나게 강력한 자기장을 가지고 있습니다.
이 에너지는 우주전체를 아우르는 전자파의 고동치는 파형으로서 방출되어 섬광 (또는 "등대") 효과를 만들어냅니다.
수년 동안 천문학자들은 이 효과를 시간을 유지하는 기록에 사용해 왔는데, 그 이유는 펄스가 오랜 기간 동안 매우 일관적이기 때문입니다.
동시에, 그들의 섬광빛은 천문학적 거리를 측정하고 성간물질(ISM)을 탐사하는데 사용되어 왔습니다. GW 천문학이 탄생함에 따라, 이들 컨소시엄은 펄서를 사용하여 배후의 GW의 징후를 찾기 위해 우주를 탐사하고 있습니다.
이것은 지나가는 중력파의 요인이 되는 펄서 빔의 스위프에서의 교란을 찾기위해 결국 그들의 천문대들을 이용하게됩니다
최근 이들 컨소시엄은 IPTA의 새로운 자료공개 즉, Data Release 2 (DR2)를 포함하여 전체자료를 결합하기 위해 협력하고 있습니다. 이것은 초당 수백 번 회전하는 중성자별인 65 밀리초 펄서의 정확한 타이밍 데이터로 구성됩니다.
"GBT[그린뱅크 망원경]는 c가 사용하는 가장 중요한 망원경 중 하나로서 IPTA에 기여하고 있습니다,"라고 그린뱅크 천문대 과학자이자 NANOGrav 회원인 Ryan Lynch 는 말했다. "GBT의 뛰어난 감도, 기구, 그리고 하늘을 아주 많이 볼 수 있는 능력의 결합은 IPTA의 노력에 중요한 부분을 차지합니다." 라고 합니다.
다른 공동연구물에서 나온 독립적인 모든자료와 결합된 IPTA DR2의 분석은 많은 펄서에서 보여졌듯이 이 저주파 중력파 신호에 대한 강력한 증거를 드러내었습니다. 이 신호의 특성은 천체 물리학자들이 중력파 배경(GWB)에서 볼 것으로 예상한 것과 일치했습니다.
이 배경은 초대질량 블랙홀의 우주 집단( binary super-massive black holes (binary SMBHs)에 의해 야기된 많은 중첩된 GW 신호에 의해 형성됩니다.
이 GWB는 붐비는 실내의 배경 소음과 유사하며 빅뱅에서 남은 방사선인 우주 마이크로파 배경(Cosmic Microwave Background(CMB)을 연상시킵니다. 이러한 결과는 천문학자들이 한동안 예측해 온 GWB의 존재에 대한 근거를 강화시킬 뿐 아니라, 또한 관련 관측소와 기기의 효과를 입증하고 참여 협력의 개별의 모든자료에서 발견된 유사한 신호에 대한 사례를 강화했습니다.
린치가 지적한 바와 같이 그린뱅크 천문대 (Green Bank Observatory) 는 이 연구를 위해 GBT의 역량을 강화하기 위한 신기술을 개발하고 있습니다.
"IPTA는 전 세계의 과학자들과 기구조직들이 우주에 대한 우리의 이해를 증진시키기 위해 함께 모인 훌륭한 예입니다.
다가오는 초광대역 수신기와 같은 새로운 기구는 GBT가 NANOGrav와 IPTA에 필수적인 기여를 계속하도록 보장할 것입니다. 만약 우리가 여기서 보고 있는 것이 정말로 중력파의 특징이라면, 다음 몇 년은 정말 흥미진진할 것입니다."
하지만, 과학적 협력자들은 그들이 아직 GWB에 대한 결정적인 증거를 가지고 있지 않다고 경고합니다. 이러한 최근의 발견으로 이에 대한 사례가 강화되었지만, 기여하는 컨소시엄은 여전히 정보를 수집하고 이 신호가 또 어떤 것이 될 수 있는지 조사하고 있습니다.
GW를 연구하는 궁극적인 목표는 하늘의 다른 부분에 있는 펄서 사이의 신호 강도에서 독특한 관계의 증거를 찾는 것입니다. 이러한 "공간적 상관관계"는 아직 발견되지 않았지만, 기존의 신호는 과학자들의 예측과 일치합니다.
앞으로 IPTA는 이 새로운 신호가 GWB의 증거라는 것을 확인해주기를 바라면서 더 최근의 데이터를 분석할 것입니다. 또한 남아프리카의 MeerKAT 어레이와 인도 Pulsar Timing Array(IPTA)와 같은 많은 새로운 기기와 과학적 협력은 앞으로 데이터를 수집하기 시작할 것입니다.
또한 유럽 우주국의 레이저 간섭계(干涉計) 우주 안테나(Laser Interferometer Space Antenna (LISA)도 있는데, 이는 2030년대 후반 언제쯤 발사될 예정인 세 개의 위성으로 구성할 제안된 미션이며, 최초의 우주 기반 중력파 감지기가 있습니다.
NANOGrav의 데이터 수집에 GBT를 사용하는 웨스트 버지니아 대학의 연구원인 마우라 맥러플린 박사(Dr. Maura McLaughlin)는 다음과 같이 말했습니다.
"만약 우리가 현재 보고 있는 신호가 GWB의 첫 번째 힌트라면, 우리의 시뮬레이션을 기반으로, 가까운 미래에 공통 신호의 기원을 결정적으로 식별하는 데 필요한 공간 상관 관계를 보다 확실하게 측정할 수 있을 것입니다."
Reference.
.fancy4work.com/a-107-year-old-einstein-theory-on-the-origin-of-the-universe-is-absolutely-right-marie/
.ipta4gw.org/
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