아인슈타인은 그의 일반적인 상대성 이론의 일부로서 질량이 중력파를 방출해야한다고 예측했다. 지구를 통과 할 때 가장 강력한 중력파를 감지 할 수 있어야합니다. 그리고 2015 년 발사 예정인 우주 기반 전망대는 LISA라고 할 수 있습니다.
과학자들은 실제로 중력파를 볼 수 있습니다. 이미지 크레디트 : NASA
중력은 친숙한 힘입니다. 이것이 고소 공포에 대한 이유입니다. 그것은 달을 지구에, 지구를 태양에 붙입니다. 맥주가 안경에서 떠 다니는 것을 막아줍니다.
그러나 어떻게? 지구는 달에 비밀 메시지를 보내고 있습니까?
예, 일종의.
코넬 물리학과 천문학 부교수 인 Eanna Flanagan은 자신의 고향 인 아일랜드 더블린 대학 (University College Dublin)의 학생으로 중력을 이해하는 데 헌신했습니다. 캘리포니아 공과 대학의 유명한 상대 론자 킵 쏜 (Kip Thorne)에서 아일랜드를 떠나 박사 학위를 공부한지 거의 20 년이 지난 지금, 그의 연구는 중력파의 크기와 모양을 예측하는 데 중점을두고 있습니다. 그러나 직접 감지 된 적이 없습니다.
1974 년 프린스턴 대학 천문학 자 러셀 헐스 (Russell Hulse)와 조셉 H. 테일러 주니어 (Joseph H. Taylor Jr.)는 공동 궤도에있는 중성자 별에 대한 중력파의 영향을 간접적으로 측정하여 1993 년 노벨 물리학상을 수상했습니다. Flanagan과 그의 동료들의 최근 연구 덕분에 과학자들은 이제 첫 번째 중력파를 직접 보게 될 위기에 처해 있습니다.
진공 상태에서는 소리가 나지 않습니다. 메시지를 전달하는 데 공기 또는 물과 같은 매체가 필요합니다. 마찬가지로 중력도 무에 존재할 수 없습니다. 또한 메시지를 전달할 매체가 필요합니다. 아인슈타인은이 매체가 시공간 또는“시공간 직물”이라고 이론화했다.
압력 변화 (드럼의 쿵쿵 거리는 소리, 진동 성대)는 음파를 생성하고 공기 중에 파문을 일으 킵니다. 아인슈타인의 이론에 따르면, 두 별의 충돌, 책장에 먼지가 닿는 질량의 변화는 중력파를 생성하고 시공간에서 파문을 일으킨다.
대부분의 일상적인 물체에는 질량이 있기 때문에 중력파가 우리 주위에 있어야합니다. 왜 찾을 수 없습니까?
플라나간은“가장 강한 중력파는 원자핵보다 1,000 배 작은 지구상에서 측정 가능한 교란을 일으킬 것이다. "그들을 탐지하는 것은 큰 기술적 도전입니다."
이 도전에 대한 응답은 300 명 이상의 과학자들과의 협력을 포함하는 거대한 실험 인 레이저 간섭계 중력파 관측소 인 LIGO입니다.
LIGO는 거의 2,000 마일 간격으로 2 개의 설치로 구성되어 있습니다. 하나는 워싱턴 주 한포 드 (Hanford)와 라 리빙스턴 (Livingston)에 있습니다. 각 시설은 4 피트 직경으로 만들어진 2 개의 2.5 마일 길이의 팔이있는 거대한 "L"모양입니다. 콘크리트에 싸인 진공관. 매우 안정적인 레이저 빔이 파이프를 가로 질러 각 팔 끝의 거울 사이에 튀어 오릅니다. 과학자들은 통과하는 중력파가 한 팔을 뻗고 다른 팔을 꽉 쥐어 두 레이저가 약간 다른 거리로 이동하기를 기대합니다.
그러면 팔이 교차하는 레이저를 "간섭"하여 차이를 측정 할 수 있습니다. 교차로를 향해 수직으로 과속하는 두 대의 자동차와 비교할 수 있습니다. 같은 속도와 거리로 여행하면 항상 충돌합니다. 그러나 거리가 다르면 놓칠 수 있습니다. 플라나간과 그의 동료들은 그리워하기를 바라고있다.
또한, 레이저가 얼마나 많이 맞았거나 놓쳤는 지 정확히 중력파의 특성과 기원에 대한 정보를 제공 할 것입니다. Flanagan의 역할은 이러한 특성을 예측하여 LIGO의 동료들이 무엇을 찾아야하는지 알려주는 것입니다.
기술적 인 한계로 인해 LIGO는 은하계의 초신성 폭발, 은하수 또는 먼 은하계의 중성자 별을 빠르게 회전하거나 공전하는 등 강력한 소스에서 특정 주파수의 중력파 만 감지 할 수 있습니다.
NASA와 유럽 우주국 (European Space Agency)은 잠재적 인 소스를 확대하기 위해 이미 LIGO의 후속 제품인 LISA (Laser Interferometer Space Antenna)를 계획하고있다. LISA는 LIGO와 개념이 비슷하지만 레이저는 태양 주위를 도는 지구에서 3 백만 마일 떨어진 지구의 위성 3 개 사이에서 튕겨 나옵니다. 결과적으로 LISA는 중성자 별과 블랙홀의 충돌 또는 두 블랙홀의 충돌에 의해 생성 된 것과 같은 LIGO보다 낮은 주파수에서 파동을 감지 할 수 있습니다. LISA는 2015 년에 출시 될 예정입니다.
매사추세츠 공과 대학 (Massachusetts Institute of Technology)의 플라나간 (Flanagan)과 협력자들은 최근 초 거대 블랙홀이 태양 크기의 중성자 별을 삼킬 때 발생하는 중력파 신호를 해독했다. LISA가 인식하는 것이 중요한 서명입니다.
플라나간은“LISA가 비행 할 때 수백 가지를 보게 될 것이다. “우리는 공간과 시간이 어떻게 왜곡되는지, 블랙홀에 의해 공간이 어떻게 비틀리는지를 측정 할 수있을 것입니다. 우리는 전자기 방사선을 볼 수 있으며 아마도 블랙홀이라고 생각합니다. 그러나 그것은 우리가 가진 한도입니다. 상대성 이론이 실제로 작동한다는 것을 마침내 보게되어 매우 흥미로울 것입니다.”
그러나 그는 경고했다. 천문학 자들은 우주의 팽창이 가속화되고 있음을 관찰합니다. 하나의 설명은 일반적인 상대성 이론을 수정해야한다는 것입니다. 아인슈타인은 대부분 옳았지만 일부 체제에서는 상황이 다르게 작동 할 수 있습니다.”
Thomas Oberst는 Cornell News Service의 과학 작가 인턴입니다.
원본 출처 : Cornell University
