LIGO 프로젝트, 새로운 중력파 탐색 시작

O4로 알려진 최신 캠페인은 5월 24일에 시작되었습니다.

7년 전, 레이저 간섭계 중력파 관측소(LIGO)의 연구원들은 중력파를 최초로 발견했다고 보고했습니다. 이제 중력파 후보 목록은 거의 100개에 이릅니다.

그리고 천문학자들은 거대한 물체의 가속으로 인해 발생하는 이러한 파문을 시공간 구조에서 더 많이 발견할 수 있다고 확신합니다. 예를 들어, 격변적인 합병을 위해 서로를 향해 나선 두 개의 블랙홀이 있습니다.

5월 24일은 LIGO-Virgo-KAGRA(LVK) 협업의 최신 노력인 Observation Run 4(O4)가 시작되는 날이었습니다. 천문학자들은 새롭게 업그레이드된 중력파 탐지기를 통해 O4가 중력파와 이를 생성하는 물체를 일상적으로 볼 수 있기를 바라고 있습니다.

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MIT(매사추세츠 공과대학)의 천체물리학자 살바토레 비탈레(Salvatore Vitale)는 "우리는 이전 작업에서 두 ​​달에 한 번씩 중성자별 하나, 매주 또는 10일에 한 개의 [이진] 블랙홀을 생성할 것으로 예상합니다"라고 말했습니다. , "매일 또는 이틀에 걸쳐 쌍성 블랙홀을 얻고, 매주 중성자별을 얻는 것까지."

중력파는 100년 전 알베르트 아인슈타인이 구상한 일반 상대성 이론의 부산물입니다. 일반 상대성 이론은 공간과 시간이 직물과 같다고 주장합니다. 모든 물체는 직물에 움푹 들어간 부분을 남기며, 우리는 이를 중력으로 인식합니다. 그 세계에서는 두 개의 블랙홀 충돌과 같은 교란이 직물 전체에 잔물결을 보낼 수 있습니다. 천문학자들은 레이저 기반 탐지기를 사용하여 이러한 잔물결을 찾아낼 수 있습니다.

LVK의 이름에서 알 수 있듯이, 이번 협력은 3개 대륙에 있는 4개의 감지기를 결합하는 다각적인 노력입니다. 유럽의 처녀자리는 이탈리아 피사의 남동쪽 토스카나 평야를 가로질러 뻗어 있습니다. 그리고 KAGRA는 일본 중부의 산 아래에 있습니다.

아쉽게도 O4가 시작되면서 LIGO 쌍만 완전히 작동합니다. Virgo는 손상된 거울을 수리해야 하며 불확실한 시간 동안 비활성화된 상태로 유지됩니다. 한편 KAGRA는 한 달 동안만 관찰한 후 다시 오프라인으로 전환할 예정입니다. 목표 감도에 도달하지 못했고 운영자는 2024년 말에 다시 재개하기를 희망하고 있습니다.

단일 중력파 탐지기는 파도가 이동하는 방향에 대한 세부 정보를 제공하지 않기 때문에 천문학자들은 더 많은 탐지기를 원합니다. 따라서 실제로 중력파 소스를 삼각 측량하려면 여러 개의 감지기가 필요합니다. 이 네 가지를 모두 사용하면 천문학자들은 하늘의 몇 제곱도까지 광원을 추적할 수 있습니다. 단 두 개의 탐지기만으로 그들은 훨씬 더 큰 하늘 쐐기 모양에 갇혀 있습니다.

Vitale은 "망원경을 가지고 있는 친구들에게 망원경이 가리키는 위치를 알려주는 것이 더 어려울 것입니다."라고 말했습니다.

— 이 터무니없는 아이디어가 성공하면 달의 중력파를 추적할 수 있습니다.

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— 동종 최초의 망원경은 중력파의 근원을 찾아낼 것입니다

그러나 두 개의 탐지기만 있어도 풍부한 과학을 얻을 수 있습니다. 감도가 업그레이드되면 감지기는 더 약하거나 더 먼 중력파를 찾아낼 수 있습니다. 이는 과학자들이 더 많은 사건을 포착할 수 있다는 것을 의미합니다.

그리고 더 많은 사건을 통해 그들은 다가오는 질문에 답하기를 희망합니다. 그들이 보고 있는 블랙홀은 어디에서 형성되는 경향이 있었습니까?

아마도 은하 내부에 블랙홀이 형성되었을 수도 있습니다. 아마도 그들은 구상성단이나 왜소은하 외부에서 형성되었을 것이다. 아니면 우주가 시작될 때 원시 공간에서 형성된 원시적인 것일 수도 있습니다.

"이 질문에 대답하려면 대규모 데이터 세트가 필요합니다"라고 Vitale은 말했습니다.

LVK의 현재 일정에 따르면 O4는 2025년까지 18개월 동안 운영됩니다. 그 후 중력파 탐지기는 업그레이드 및 엔지니어링 작업을 위해 작동을 중단하고 2027년경에 다시 작동하여 5번째로 더 긴 관측 실행을 시작합니다.

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