2016 년 1 월, 레이저 간섭계 중력파 관측소 (LIGO)의 연구원들은 최초의 중력파 탐지를 발표하면서 역사를 만들었습니다. 국립 과학 재단 (NSF)이 지원하고 Caltech과 MIT가 운영하는 LIGO는 아인슈타인의 일반 상대성 이론에 의해 예측되고 블랙홀 합병에 의해 야기 된 파도를 연구하는 데 전념하고 있습니다.
캘리포니아 얼바인 대학 우주론 센터 (University of Cosmology)의 천문학 자 팀에 의한 새로운 연구에 따르면, 그러한 합병은 우리 생각보다 훨씬 일반적입니다. UCI 팀은 블랙홀을 계산하고 분류하려는 우주에 대한 조사를 수행 한 후 은하에 1 억 개의 블랙홀이있을 수 있다는 결론을 내 렸습니다.이 결과는 중력파 연구에 중요한 영향을 미칩니다.
"블랙홀 계산 : 우주 스텔라 남은 인구와 LIGO에 대한 시사점"이라는 제목의 연구 결과가 최근에 발표되었습니다. 왕립 천문 학회 월간 통지. UC Irvine의 물리 및 천문학과 박사 후 학생 인 Oliver D. Elbert가 이끄는이 팀은 LIGO가 감지 한 중력파 신호를 분석했습니다.
LIGO가 중력파의 첫 탐지를 발표 한 직후 약 1 년 반 전에 그들의 연구가 시작되었습니다. 이 파도는 두 개의 먼 블랙홀의 합병에 의해 만들어졌으며, 각각의 질량은 약 30 태양에 해당합니다. UC Irvine의 물리 및 천문학 교수이자 논문의 공동 저자 인 James Bullock은 UCI 보도 자료에서 다음과 같이 설명했습니다.
“기본적으로 아인슈타인의 일반 상대성 이론에 대한 주요 예측을 확인한 결과, 중력파의 탐지는 매우 중요했습니다. 그러나 우리는 실제 결과의 천체 물리학, 즉 두 개의 30- 태양 질량 블랙홀의 합병을 자세히 살펴 보았습니다. 정말 놀랍습니다. '이 정도의 블랙홀은 얼마나 흔한가요? 얼마나 자주 병합 되나요?'
전통적으로 천문학 자들은 블랙홀이 일반적으로 태양과 거의 같은 질량 일 것이라고 생각했습니다. 그래서 그들은 은하 형성에 대해 알려진 것의 관점에서 LIGO에 의해 만들어진 다중 중력파 탐지를 해석하려고했다. 이 외에도 미래의 블랙홀 합병을 예측하기위한 프레임 워크를 만들려고했습니다.
이것으로부터, 은하계는 최대 1 억 개의 블랙홀이 있으며, 그 중 천만은 약 30 태양 질량의 질량을가집니다. 즉, 최초의 중력파가 합쳐져서 생성 된 것과 유사합니다. 2016 년 LIGO. 한편, 우리 은하 중심으로부터 약 250,000 거리에서 궤도를 도는 Draco Dwarf와 같은 왜소은하는 약 100 개의 블랙홀을 호스트 할 것이다.
그들은 또한 오늘날 대부분의 저 질량 블랙홀 (~ 10 태양 질량)은 1 조 태양 질량 (질량 은하)의 은하 안에 있으며, 거대한 블랙홀 (~ 50 태양 질량)은 약 100 억 태양 질량을 가진 은하 안에 있다고 결론 지었다. (즉, 왜소 은하). 그들은 은하 질량과 항성 금속성의 관계를 고려한 후 은하의 블랙홀 수를 항성의 질량의 함수로 해석했습니다.
또한, 블랙홀이 쌍으로 발생하는 빈도, 병합 빈도 및 소요 시간을 결정하려고했습니다. 그들의 분석에 따르면 LIGO가 관찰 한 것을 수용하기 위해 단지 블랙홀의 일부만이 합병에 관여 할 필요가 있음이 밝혀졌습니다. 또한 향후 10 년 내에 더 큰 블랙홀이 어떻게 합병 될 수 있는지를 보여주는 예측도 제공했습니다.
UCI 물리 및 천문학 교수이자 연구의 두 번째 공동 저자 인 Manoj Kaplinghat은 다음과 같이 설명했습니다.
“우리는 형성된 블랙홀의 0.1 ~ 1 %만이 LIGO가 본 것을 설명하기 위해 합쳐 져야 함을 보여줍니다. 물론, 블랙홀은 합리적 시간 내에 합병 될 수있을 정도로 가까워 져야합니다. 이것은 개방적인 문제입니다. 만약 별의 진화에 대한 현재의 아이디어가 옳다면, 우리의 계산에 따르면 50 솔라 질량 블랙홀의 합병도 몇 년 안에 발견 될 것입니다.”
다시 말해, 우리 은하계는 블랙홀로 가득 차있을 수 있으며, 합병은 정기적으로 일어날 수 있습니다 (우주 론적 시간 척도에 비해). 따라서 앞으로 더 많은 중력파 탐지가 가능할 것으로 예상 할 수 있습니다. LIGO가 2016 년 겨울 이후로 두 가지 추가 탐지를 수행 한 것을 보면 놀라운 일이 아닙니다.
천문학 자들은 블랙홀 합병을 연구 할 수있는 많은 기회를 갖게 될 것입니다.
