2016 년 2 월 11 일, 레이저 간섭계 중력파 관측소 (LIGO)의 과학자들은 중력파의 첫 탐지를 발표했습니다. 한 세기 전에 아인슈타인의 일반 상대성 이론에 의해 예측 된이 개발은 우주 론자와 천체 물리학 자들을위한 새로운 연구의 길을 열었습니다. 그 이후로, 더 많은 탐지가 이루어졌으며,이 모두는 블랙홀 병합의 결과라고합니다.
그러나 글래스고 (Glasgow)와 애리조나 (Arizona)의 천문학 자 팀에 따르면, 천문학 자들은 거대한 중력 합병으로 인한 파동을 감지하는 데 제한을 두지 않아도된다. 그들이 최근에 생산 한 연구에 따르면 Advanced LIGO, GEO 600 및 Virgo 중력파 검출기 네트워크는 초신성에 의해 생성 된 중력파도 감지 할 수 있습니다. 그렇게함으로써 천문학 자들은 처음으로 무너지는 별들의 마음 속을 볼 수있을 것입니다.
"3 차원 중력파 시뮬레이션을 이용한 코어-붕괴 초신성 폭발 메커니즘 유추"라는 제목의 연구는 최근 온라인으로 등장했습니다. 글래스고 대학교의 중력 연구 연구소에서 박사 학위를 마친 Jade Powell이 이끄는 팀은 현재 중력파 실험이 CSNe (Core Collapse Supernovae)에 의해 생성 된 파동을 감지 할 수 있어야한다고 주장했다.
다른 유형 II 초신성으로 알려진 CCSNe은 거대한 별이 수명이 다하고 급격한 붕괴를 경험할 때 발생합니다. 이것은 거대한 폭발을 일으켜 별의 바깥 층을 날려 버리고 남은 중성자 별을 남기고 결국 블랙홀이 될 수 있습니다. 별이 그러한 붕괴를 겪기 위해서는, 태양 질량의 8 배 이상 (그러나 40-50 배 이하)이어야한다.
이러한 유형의 초신성이 일어날 때, 코어에서 방출 된 중성 에너지는 코어 붕괴에 의해 방출 된 중력 에너지를 별의 더 차가운 외부 영역으로 옮긴다 고 믿어진다. 파웰 박사와 동료들은이 중력 에너지가 현재와 미래의기구를 사용하여 감지 될 수 있다고 믿고 있습니다. 그들이 연구에서 설명 할 때 :
“중력파 탐지기에 의해 현재 CCSNe가 감지되지 않았지만, 이전 연구에 따르면 고급 탐지기 네트워크는 이러한 소스에 큰 마젤란 구름 (LMC)에 민감 할 수 있습니다. 신호에 대한 중성미자 및 전자기파가 예상되므로 CCSN은 aLIGO 및 AdV에 이상적인 다중 메신저 소스가됩니다. 중력파는 CCSNe의 코어 내부 깊은 곳에서 방출되며, 이로 인해 중력파 신호의 재구성으로부터 상태 방정식 (EOS)과 같은 천체 물리학 적 파라미터를 측정 할 수 있습니다.”
파웰 박사와 그녀는 또한 연구에서 초신성 모델 증거 추출기 (SMEE)를 사용하여 구현할 수있는 절차를 설명합니다. 그런 다음 팀은 최신 3 차원 중력파 코어 붕괴 초신성 모델을 사용하여 시뮬레이션을 수행하여 배경 잡음이 제거 될 수 있는지, CCSNe 신호를 올바르게 감지 할 수 있는지 확인했습니다.
Powell 박사가 이메일을 통해 Space Magazine에 설명했듯이 :
“SMEE (Supernova Model Evidence Extractor)는 초신성이 폭발하는 데 필요한 엄청난 양의 에너지를 얻는 방법을 결정하는 데 사용하는 알고리즘입니다. 베이지안 통계를 사용하여 가능한 다른 폭발 모델을 구별합니다. 우리가 논문에서 고려한 첫 번째 모델은 폭발 에너지가 별에서 방출되는 중성미자에서 나온다는 것입니다. 두 번째 모델에서 폭발 에너지는 빠른 회전과 매우 강한 자기장에서 비롯됩니다.”
이로부터 팀은 3- 검출기 네트워크에서 연구원들이 거리에 따라 빠르게 회전하는 초신성을위한 폭발 역학을 정확하게 결정할 수 있다고 결론 지었다. 10 킬로 파섹 (32,615 광년)의 거리에서 그들은 100 % 정확도로 CCSNe의 신호를, 95 % 정확도로 2 킬로 파섹 (6,523 광년)의 신호를 감지 할 수 있습니다.
다시 말해서, 지역 은하에서 초신성이 발생할 경우, Advanced LIGO, Virgo 및 GEO 600 중력파 검출기에 의해 형성된 글로벌 네트워크는 그것을 포착 할 수있는 훌륭한 기회를 갖게 될 것입니다. 이 신호를 감지하면 획기적인 과학이 가능해 과학자들이 처음으로 폭발하는 별 내부를“볼”수 있습니다. 파웰 박사는 다음과 같이 설명했다.
“중력파는 전자기 방사선이 빠져 나갈 수없는 별의 핵심 안쪽 깊은 곳에서 방출됩니다. 이것은 중력파 탐지가 다른 방법으로는 결정될 수없는 폭발 메커니즘에 대한 정보를 알려줍니다. 또한 별이 얼마나 빠르게 회전하는지와 같은 다른 매개 변수를 결정할 수도 있습니다.”
최근 박사 학위에 대한 연구를 마친 Powell 박사는 호주의 Swinburne 대학이 주최하는 중력파 프로그램 인 RC 중력파 발견 센터 (OzGrav)에서 박사후 과정을 맡을 예정입니다. 한편, 그녀와 동료들은 첫 번째 및 두 번째 고급 감지기 관찰 실행 중에 발생한 초신성을 대상으로하는 검색자를 수행 할 것입니다.
이 시점에서 그들이 초신성을 감지 할 수 있다는 신호를 찾을 것이라는 보장은 없지만, 팀은 큰 희망을 가지고 있습니다. 그리고이 연구가 천체 물리학과 천문학에 대한 가능성을 감안할 때, 그것들은 거의 혼자가 아닙니다!
