은하수 펄서에 대한 전파 망원경 관측은 존재하는 모든 것을 통과하는 거대 한 중력파로 인한 시공간 왜곡을 밝힙니다.

보거나 느낄 수는 없지만 자신의 몸을 포함하여 주변의 모든 것이 천천히 줄어들고 확장됩니다. 미국 국립 과학 재단의 NANOGrav Physics Frontiers Center 연구팀의 새로운 연구에 따르면 그것은 우리 은하를 통과하는 중력파의 이상한 시공간 왜곡 효과입니다.

오늘 발표된 연구 결과는 천체 물리학 저널 편지 미국과 해외의 50개 이상의 기관에서 연구원으로 구성된 공동 팀인 NANOGrav(North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves)에서 온 것입니다. 팀은 초당 수백 번 회전하고 매우 정확한 우주 시계에서 진드기와 같은 전파 펄스를 방출하는 밀리초 펄서로 알려진 불타버린 별에 대한 분석을 수행했습니다. 연구팀은 15년에 걸친 전파 망원경 데이터 내에서 60개 이상의 펄서 관측을 비교하여 그러한 펄서의 “똑딱거리는 속도”의 변화로 보이는 것을 발견했습니다. 그들의 분석은 변화가 시공간으로 알려진 물리적 현실의 구조를 왜곡하는 저주파 중력파에 의해 야기된다는 증거를 제공합니다.

NANOGrav 팀의 연구 결과에 따르면 중력파의 공간적 왜곡은 펄서의 무선 신호 틱 속도가 변하는 것처럼 보입니다. 그러나 실제로는 지구와 펄서 사이의 공간이 늘어나고 압축되어 전파 펄스가 예상보다 빠르거나 늦게 지구에 도달하게 됩니다. 결과는 중력파 배경의 첫 번째 증거입니다. 우주 전체에 퍼져 있고 과학자들이 오랫동안 존재한다고 예측한 일종의 시공간 왜곡 수프입니다.

“NSF NANOGrav 팀은 본질적으로 우리 우주에 스며드는 중력파를 드러내는 은하계 전체 검출기를 만들었습니다.”라고 NSF 국장 Sethuraman Panchanathan이 말했습니다. “미국 전역의 연구 기관이 참여하는 협력은 세계적 수준의 과학 혁신이 우리 나라의 모든 부분에 도달할 수 있고, 도달해야 하며, 도달해야 한다는 것을 보여줍니다.”

중력파는 1916년 알버트 아인슈타인에 의해 처음 예측되었습니다. 레이저 간섭계 중력파 관측소(LIGO)가 지구를 통과하는 시공간 잔물결을 감지한 2015년까지 중력파는 확인되지 않았습니다. 이러한 중력 파동의 원인은 멀리 떨어져 있는 두 개의 블랙홀의 충돌이었지만 LIGO가 감지한 공간 왜곡은 원자핵보다 작았습니다.

이에 비해 NANOGrav 팀이 측정한 겉보기 펄서 시간 이동은 수 천억분의 1초이며 축구장 길이만큼 지구와 펄서 사이의 시공간의 굴곡을 나타냅니다. 이러한 시공간 왜곡은 두 산마루 사이의 거리가 2~10광년, 즉 약 9~90조 킬로미터에 달할 정도로 엄청난 중력파에 의해 발생했습니다.

NANOgrav Physics Frontiers Center의 공동 책임자인 웨스트버지니아 대학교의 천체물리학자 Maura McLaughlin은 “이것은 존재하는 것으로 알려진 가장 강력한 중력파”라고 말했습니다. “그런 거대한 중력파를 탐지하려면 비슷한 크기의 탐지기와 인내심이 필요합니다.”

NSF 지원 천문대(웨스트버지니아의 그린뱅크 천문대, 뉴멕시코 소코로의 베리 라지 어레이, 푸에르토리코의 아레시보 천문대 포함)에서 전파 망원경으로 기록한 15년간의 천문 데이터를 사용하여 NANOGrav 팀은 “검출기”를 만들었습니다. ” 67개의 펄서가 하늘 전체에 분포되어 있으며 이러한 펄서 쌍의 똑딱거리는 속도를 비교했습니다. 그들은 정교한 데이터 분석을 통해 공간 왜곡을 일으키는 중력파 배경의 존재를 추론하여 펄서의 명백한 타이밍 변화를 설명했습니다.

이것은 이러한 낮은 주파수에서 중력파에 대한 첫 번째 증거입니다.”라고 NANOGrav 협력의 의장이자 연구 노력의 공동 리더인 Vanderbilt University 천체물리학자 Stephen Taylor는 말했습니다. 초대형 블랙홀.”

“우주의 물리적 특성에 대해 우리가 아직 이해하지 못한 것이 너무 많기 때문에 국립과학재단은 사회의 이익을 위해 지식을 확장하기 위해 NANOGrav와 같은 대담한 팀 활동을 지원합니다.” 물리학 Sean L. Jones.

팀의 결과는 은하가 어떻게 진화하고 초대형 블랙홀이 어떻게 성장하고 병합되는지에 대한 새로운 통찰력을 제공하고 있습니다. 그들의 발견에서 밝혀진 광범위한 시공간 왜곡은 극도로 거대한 블랙홀 쌍이 우주 전체에 유사하게 널리 퍼져 있으며 아마도 수십만 또는 수백만에 달할 수 있음을 의미합니다. 결국 NANOGrav 팀은 그들이 방출하는 중력파를 추적하여 특정 초대질량 블랙홀 쌍을 식별할 수 있을 것으로 기대합니다. 그들은 아주 초기 우주에서 중력파의 흔적을 발견할 수도 있습니다.

“우리의 초기 데이터는 우리가 무언가를 듣고 있다고 말했지만, 이제 우리는 그것이 중력 우주의 음악이라는 것을 알고 있습니다. “계속 들으면서 개별 악기가 이 우주 오케스트라에서 전면에 등장할 것입니다.”

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2023/06/230629125650.htm