거의 100 년 동안 과학자들은 알버트 아인슈타인의 일반 상대성 이론에서 예측 된 시공간 구조에서 중력파 희미한 잔물결이 존재한다는 직접적인 증거를 찾고있다. 오늘날 중력파에 대한 사냥은 수백 명의 과학자들이 참여하는 세계적인 노력이되었습니다. 유럽, 미국 및 일본에서 다수의 지상 기반 시설이 개발되었지만, 가장 정교한 검색이 곧 우주에서 이루어질 것입니다.
4 월 5 일 화요일 버밍엄에서 열린 RAS 국립 천문학 회의에서 마이크 크루즈 교수는 LISA (Laser Interferometric Space Antenna)라는 공동 ESA-NASA 프로젝트에 대해 설명합니다. 2012 년에 발사 될 예정인 LISA는 태양 주위를 비행하는 3 개의 우주선을 구성하여 궤도에 배치 된 가장 큰 과학 기기가 될 것입니다.
크루즈 교수는 LISA가 흥미 진진한 저주파 중력파를 찾는 데 성공할 수있는 가장 좋은 기회를 제공 할 것이라고 말했다. 그러나 그 임무는 지금까지 수행 된 가장 복잡한 기술적 과제 중 하나입니다. 아인슈타인의 이론에 따르면 중력파는 우주에서 큰 질량 (예 : 중성자 별 또는 블랙홀)의 운동으로 인해 발생합니다. 이동하는 전하가 라디오 세트와 TV가 감지 할 수있는 전자기파를 생성하는 것과 같은 방식으로, 질량이 이동함에 따라 먼 물체 사이의 중력 영향이 변합니다.
전자와 같은 매우 가벼운 원자 입자의 경우 움직임이 매우 빠를 수 있으므로 빛과 X- 레이라고하는 효과를 포함하여 광범위한 주파수에서 파동을 생성합니다. 중력파를 생성하는 물체는 전자보다 훨씬 크고 무거 우므로 과학자들은 몇 초에서 몇 시간에 이르는 주기로 훨씬 더 낮은 주파수 파를 감지 할 것으로 기대합니다.
파도는 참으로 매우 약합니다. 그들은 움직일 수있는 방식으로 매달린 시험 덩어리 사이의 거리가 번갈아 늘어나고 수축되는 것으로 스스로를 드러냅니다. 그러한 두 시험 질량이 1 미터 떨어져 있다면, 현재 찾고있는 힘의 중력파는 단지 10e-22 미터, 또는 10 만분의 1 백만 분의 1 백만 분의 1 미터만으로 분리를 변화시킬 것이다.
이러한 분리의 변화는 너무 작아서 국소 물체의 중력 효과와 지구 자체의 지진 소음 또는 떨림으로 인해 시험 질량이 방해받지 않도록하는 것이 검출기의 감도를 제한하는 실제 문제입니다. 테스트 매스 사이의 거리에있는 각 미터 길이는 검색되는 작은 변화에 대해 개별적으로 상승하기 때문에 매스 사이의 분리 길이가 증가하면 감지 할 수있는 전체적인 변화가 더 커집니다. 결과적으로, 중력파 검출기는 가능한 한 크게 만들어집니다.
현재의 지상 기반 탐지기는 몇 킬로미터의 거리를 커버하며, 별 폭발에서 남은 중성자 별, 또는 우리 은하 주변의 물체 사이의 충돌과 같이 빠르게 회전하는 물체의 밀리 초 기간을 측정 할 수 있어야합니다. 그러나 완전한 은하의 합병 동안 발생하는 거대한 블랙홀 사이의 충돌을 찾기 위해 검출기를 구축하는 데 큰 관심이 있습니다. 이러한 폭력적인 사건은 지구의 임의의 지진 소음 이상으로 관측하기에는 너무 낮은 주파수의 신호를 생성합니다.
답은 그러한 방해로부터 멀리 우주로 들어가는 것입니다. LISA의 경우, 3 개의 우주선이 5 백만 킬로미터 떨어져서 형성 될 것입니다. 그들 사이를 이동하는 레이저 빔은 약 10 피코 미터 (1 억 분의 1 억 미터)의 정밀도로 중력파에 의한 분리의 변화를 측정 할 것입니다. 각 우주선의 시험 질량은 우주에서 하전 된 입자로 인해 발생하는 다양한 방해로부터 보호되어야하므로 우주선의 진공 챔버에 수용되어야합니다. 필요한 정밀도는 이전보다 우주에서 달성했던 것보다 1,000 배나 더 까다로워서 ESA는 2008 년 출시 예정인 LISA Pathfinder라는 임무에서 레이저 측정 시스템의 테스트 비행을 준비하고 있습니다.
버밍엄 대학교, 글래스고 대학교 및 런던 임페리얼 칼리지 (Imperial College London)의 과학자들은 현재 독일, 이탈리아, 네덜란드, 프랑스, 스페인, 스위스의 ESA 및 동료들과 협력하여 LISA Pathfinder 계측기를 준비하고 있습니다. LISA가 궤도에서 작동 할 때, 우리는 중력파가 제공하는 새로운 창을 통해 우주를 관찰 할 것으로 예상된다고 크루즈는 말했다. 중성자 별과 거대한 블랙홀 외에도, 우리는 현재 진화에서 우주를 시작한 사건 후 1 분의 1 초에 방출 된 중력파로부터 빅뱅의 에코를 감지 할 수 있습니다.
원본 출처 : RAS 뉴스 릴리스
