이미지 크레디트 : Penn State
Penn State의 과학자들은 강력한 중력파가 생성 될 것으로 예상되는 2 개의 공전하는 블랙홀을 모델링하려는 노력의 새로운 이정표에 도달했습니다. Penn State의 중력 물리 및 기하학 연구소의 연구원 인 Bernd Bruegmann은“우리는 처음으로 두 개의 흡음 블랙홀의 한 궤도를 수치 적으로 모델링하는 방법을 발견했습니다. Bruegmann의 연구는 지구를 굴리는 행위에서 첫 번째 중력파를 포착하려는 전 세계적 노력의 일부입니다.
이러한 시뮬레이션을 설명하는 논문은 2004 년 5 월 28 일지 Physical Review Letters에 게재 될 예정입니다. 이 논문은 펜 스테이트 (Penn State)의 니나 얀센 (Nina Jansen)과 볼프강 티치 (Wolfgang Tichy)에있는 브루 그만 (Bruegmann)과 박사후 연구원 두 명이 저술했다.
블랙홀은 아인슈타인의 일반 상대성 이론으로 설명되며 중력 상호 작용에 대한 정확한 설명을 제공합니다. 그러나 아인슈타인의 방정식은 복잡하고 수치 적으로 풀기 어려운 것으로 악명이 높습니다. 또한 블랙홀은 고유 한 문제가 있습니다. 각 블랙홀 안에는 시공간 특이점이라는 것이 숨겨져 있습니다. 너무 가까이 다가오는 물체는 다시 빠져 나올 기회없이 블랙홀의 중앙으로 끌려 가서 엄청난 중력을 경험하게됩니다.
Bruegmann은“컴퓨터에서 이러한 극한 조건을 모델링 할 때 블랙홀은 블랙홀을 근사화하는 데 사용되는 점의 숫자 그리드를 삼키고 찢어 버리고 싶어합니다. "싱글 블랙홀은 이미 모델링하기 어렵지만, 흡기의 마지막 단계에서 2 개의 블랙홀은 아인슈타인 이론의 비선형 역학으로 인해 훨씬 더 어려워집니다." 블랙홀 바이너리의 컴퓨터 시뮬레이션은 유한 시간 후에 불안정하고 충돌하는 경향이 있으며, 이는 한 궤도에 필요한 시간보다 훨씬 짧았습니다.
Bruegmann은“우리가 개발 한 기술은 블랙홀과 함께 이동하여 움직임과 왜곡을 최소화하고 컴퓨터 시뮬레이션이 충돌하기 전에 서로의 나선형 궤도를 완성 할 수있는 충분한 시간을 확보하는 그리드를 기반으로합니다. 그는 "동시 그리드"전략을 설명하기위한 비유를 제공합니다. "회전 목마 밖에 서서 한 사람을보고 싶다면 계속 머리를 움직여서 계속 돌고 있어야합니다. 그러나 회전 목마에 서 있다면 둘 다 원을 그리면서도 그 사람이 더 이상 당신과 관련하여 움직이지 않기 때문에 한 방향으로 만 봐야합니다.”
동축 그리드의 구축은 Bruegmann의 작업에서 중요한 혁신입니다. 물리학 자에게는 새로운 아이디어는 아니지만 두 개의 블랙홀로 작동시키는 것은 어려운 일입니다. 또한 연구원들은 블랙홀이 진화함에 따라 동적으로 조정하는 피드백 메커니즘을 추가했습니다. 그 결과 나선형 운동의 약 한 궤도에 대해 두 개의 블랙홀에서 실제로 작동하는 정교한 체계가 만들어졌습니다.
"블랙홀 상호 작용과 중력파를 모델링하는 것은 매우 어려운 프로젝트이지만 Bruegmann 교수의 결과는 우리가이 시뮬레이션 노력에서 최종적으로 성공할 수있는 방법을 잘 보여줍니다."Austin의 Texas University 교수 인 Richard Matzner는 국립 과학 재단 (National Science Foundation)의 전 이진 블랙홀 그랜드 챌린지 얼라이언스 (Binary Black Hole Grand Challenge Alliance)는 90 년대의 수치 상대성을위한 토대를 마련했다.
Abber Ashtekar, Eberly 물리학과 교수 및 중력 물리 및 기하학 연구소 소장은 다음과 같이 덧붙였다. 중력파 천문학에서 가장 흥미로운 사건입니다.”
이 연구는 펜실베이니아 주 중력 물리 및 기하학 연구소의 국립 과학 재단이 설립 한 중력파 물리학 프론티어 센터를 포함하여 국립 과학 재단의 보조금으로 자금을 지원 받았다.
원본 출처 : Penn State News Release
