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.Scientists use black-hole mergers to test symmetries of the universe

과학자들은 블랙홀 합병을 사용하여 우주의 대칭성을 테스트합니다

과학자들은 블랙홀 합병을 사용하여 우주 대칭성을 테스트합니다.

갈리시아 고에너지 물리학 연구소 블랙홀의 회전 감각과 거울 이미지를 보여주는 그림으로, 이러한 사건의 '거울' 대칭을 나타냅니다. 출처: IGFAE

목요일에 Physical Review Letters 에 게재된 기사에서 과학자들은 Advanced LIGO와 Virgo가 감지한 블랙홀 합병에서 방출되는 중력파의 손잡이성을 연구하여 우리 우주에 거울 비대칭이 존재하는지 확인하는 혁신적인 연구를 수행했습니다. 현대 우주론의 기둥인 우주론적 원리는 대규모로 관찰했을 때 우주는 등방적이고 균질하다고 말합니다. 즉, 우주의 모든 관찰자는 어디에 있든, 어디를 보든 거의 같은 구조를 관찰할 것입니다.

결과적으로 우주는 시계 방향이나 반시계 방향으로 회전하는 것을 선호해서는 안 되며, 이를 "거울 대칭"이라고 합니다. 일반 상대성 이론으로 알려진 아인슈타인의 중력 이론은 거대한 물체가 중력파로 알려진 일종의 복사를 생성할 수 있다고 예측하는데, 중력파는 빛의 속도로 근원에서 멀어지는 시공간 왜곡으로 구성됩니다. 이러한 파동은 초신성, 블랙홀 합병 또는 빅뱅 자체와 같은 우주에서 가장 격렬한 사건 중 일부에서 생성됩니다.

전자기파와 마찬가지로 중력파는 편광이라는 속성을 가지고 있으며, 이는 오른쪽 또는 왼쪽일 수 있습니다. 다시 말해, 파동은 전파 방향에 시계 방향 또는 반시계 방향으로 어떻게든 "회전"할 수 있습니다. 일부 유형의 블랙홀 합병(특히 세차 궤도면을 표시하는 합병)은 실제로 한 편광이 다른 편광보다 초과되어 거울 대칭을 개별적으로 깨뜨릴 수 있습니다. 축구 비유 그러나 우주론적 원리가 유지된다면, 언급된 초과분은 우주의 모든 소스에서 평균 0이 되어야 합니다.

논문의 주저자이자 산티아고 데 콤포스텔라 대학교와 쉰타 데 갈리시아의 공동 센터인 Instituto Galego de Física de Altas Enerxías(IGFAE)의 Ramón y Cajal 연구원인 Juan Calderón Bustillo는 간단한 축구 비유를 제안합니다. "축구에서는 발의 안쪽이나 바깥쪽으로 공을 차는 두 가지 주요 방법이 있습니다. 첫 번째 방법은 공이 반시계 방향으로 회전하게 하는 것이고(데이비드 베컴의 유명한 프리킥을 생각해 보세요)

그 반대는 반대 방향으로 회전하게 하는 것입니다(이 동작을 마스터한 모드리치나 젊은 슈퍼스타 라민 야말을 생각해 보세요). "하지만 대부분의 슛, 크로스, 패스는 발 안쪽으로 하는데, 이렇게 하면 공을 훨씬 더 쉽게 조종할 수 있잖아요, 맞죠? 이렇게 되면 두 가지 스핀 유형 사이에 비대칭이 생겨 축구가 '거울 비대칭'이 됩니다. 우주와 중력에 대한 우리의 표준 가정이 맞다면, 우주의 블랙홀 합병에서 나오는 파동에는 이런 일이 일어나지 않아야 합니다."

블랙홀 합병은 우측인가 좌측인가? 이 연구에서 저자는 Advanced LIGO와 Virgo가 감지한 47개의 블랙홀 합병에서 방출된 파동의 편광을 측정하여 세 가지 주요 결과를 발견했습니다. 첫째, 결과는 우주론적 원리를 준수하여 소스 전체에서 평균 편광이 없다는 것과 일치합니다. 이 연구의 공동 저자이자 발렌시아 대학의 라몬 이 카할 연구원인 니콜라스 산치스-구알 박사는 "통계는 매우 제한적이어서 불확실성이 여전히 큽니다. 이 우주 축구 게임은 끝나지 않았습니다."라고 말했습니다.

그들은 블랙홀 합병을 사용하여 우주적으로 통일성을 테스트합니다.

분리 평면에 대해 거울 변환에서 불변으로 유지되는 BBH의 예. 이 그림은 나선형 동안의 한 순간을 나타냅니다. 화살표는 각각 1과 2로 표시된 두 BH의 개별 스핀 벡터를 나타냅니다. 시공간 거울 대칭의 결과로 Chern-Pontryagin 및 Stokes 매개변수가 사라집니다. 출처: arXiv (2025). DOI: 10.48550/arxiv.2501.11663

두 번째로, 이 연구는 거울 대칭을 결정적으로 깨는 GW200129라는 단일 시스템만 식별했습니다. 그러나 이는 또한 연구된 블랙홀 합병의 최소 82%가 거울 대칭을 깨야 한다는 것을 나타냅니다. 이러한 사례를 개별적으로 정확히 지적할 수 없더라도 말입니다. 펜실베이니아 주립 대학의 공동 저자이자 포스트닥인 코우스타브 찬드라는 "GW200129가 거울 대칭을 깨는 것은 자연스러운 일입니다. 이 시스템은 세차 궤도면을 가지고 있는 것으로 알려져 있기 때문입니다. 하지만 저희의 결과는 많은 합병도 거울 대칭을 깨는 것으로 나타나, 이것 역시 세차 궤도면을 가질 수 있음을 시사합니다.

세차는 블랙홀의 계층적 형성의 특징이기 때문에 이러한 예상치 못한 결과는 광범위한 영향을 미칠 수 있습니다."라고 덧붙였습니다. 마지막으로, 마드리드 카를로스 3세 대학의 공동 저자이자 세사르 놈벨라 연구자인 아드리안 델 리오 박사가 지적했듯이, 이 결과는 양자 중력 분야에서도 큰 관심을 끌고 있습니다. "이전 연구에서 우리는 거울 비대칭 합병이 호킹 복사와 유사한 과정을 통해 양자 진공에서 편광 광자의 순 방출을 생성할 수 있음을 보여주었습니다. 저희 연구는 이 효과를 생성할 수 있는 최초의 실행 가능한 소스인 GW200129를 식별했습니다."라고 델 리오 박사는 말합니다.

그는 연구에서 가장 흥미로운 점을 강조하며, "우주의 대규모 행동을 지배하는 중력에 대한 아인슈타인의 방정식은 반대되는 손잡이의 각각에 대해 왼손(오른손) 중력원을 허용합니다. 그러나 이러한 방정식은 우리 우주에 동일한 비율의 두 가지 유형의 소스가 존재할 것을 요구하지 않습니다. 우리의 연구는 중력(또는 우리 우주)이 비대칭을 생성하는 '숨겨진' 메커니즘을 가지고 있는지 테스트할 수 있게 해줍니다."라고 말했습니다. 결과적으로 이 새로운 방법은 허블 장력이라고 불리는 현상의 미스터리를 푸는 데 큰 도움이 될 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.

입자 물리학에 대한 예상치 못한 평행성 이번 화요일에 arXiv 에 공개된 또 다른 연구에서 저자들은 분석된 관측값이 중력 반동 또는 킥이라고 알려진 잘 알려진 강장 현상과 밀접한 관련이 있음을 보여주었습니다. 홍콩 중국 대학의 박사과정 학생이자 이 연구를 주도한 샘슨 레옹은 "블랙홀 합병은 비등방성 방식으로 중력파를 방출합니다 . 총을 쏠 때와 마찬가지로 최종 블랙홀이 반동을 겪게 됩니다.

"이 마지막 블랙홀도 스핀을 가질 것입니다. 축구공의 경우와 마찬가지로, 이 스핀은 운동 방향에 대해 오른쪽 또는 왼쪽으로 갈 수 있습니다. 이 두 번째 연구에서 우리는 파동의 순 편파를 측정하는 관측값이 스핀 방향을 따라 킥의 투사와 선형적으로 관련이 있음을 발견했습니다. 다시 말해, 우리는 마지막 블랙홀의 나선형을 보고 있습니다." 위의 내용은 약한 힘에 의한 패리티-대칭 파괴의 발견으로 이어진 실험과 흥미로운 유추를 확립합니다.

이 유명한 실험에서 Chien-Shiung Wu 교수와 동료들은 코발트 원자의 베타 붕괴로 인해 발생하는 전자가 등방성으로 방출되는 것과는 반대로 코발트 원자 스핀 방향을 따라 "위로" 우선적으로 방출된다는 것을 발견했습니다. "우리의 경우, 우리는 블랙홀 합병으로 인해 발생한 블랙홀이 회전 방향에 대해 '위쪽' 또는 '아래쪽'으로 우선적으로 반동하는지 여부를 테스트하여 매우 유사한 것을 하고 있습니다." 칼데론 부스티요 박사가 결론지었습니다.

추가 정보: LIGO-Virgo 블랙홀 합병을 통한 우주의 거울 대칭 테스트, Physical Review Letters (2025). journals.aps.org/prl/abstract/ … ysRevLett.134.031402 Samson HW Leong 등, 이중 블랙홀 합병에서 거울 (a)대칭의 중력파 시그니처: 중력파 반동에 대한 측정 가능성 및 상관 관계, arXiv (2025). DOI: 10.48550/arxiv.2501.11663 저널 정보: Physical Review Letters , arXiv 갈리시아 고에너지 물리학 연구소 에서 제공

https://phys.org/news/2025-01-scientists-black-hole-mergers-symmetries.html

메모 2501250407 소스1.1분석중_【】

1.
과학자들은 [1]블랙홀 합병을 사용하여 우주의 대칭성]을 테스트한다. 블랙홀의 회전 감각과 거울 이미지를 보여주는 그림으로, 이러한 사건의 '거울' 대칭을 나타낸다.

_[1]] msbase는 블랙홀이고 그 바깥은 암흑물질계 msoss.gravity_field이고 msbase내에 중력파를 보낸다.

1-1.
Advanced LIGO와 Virgo가 감지한 블랙홀 합병에서 방출되는 중력파의 손잡이성을 연구하여 [1-1]우리 우주에 거울 비대칭]이 존재하는지 확인하는 혁신적인 연구를 수행했다.

현대 우주론의 기둥인 우주론적 원리는 대규모로 관찰했을 때 우주는 등방적이고 균질하다고 말한다. 즉, 우주의 모든 관찰자는 어디에 있든, 어디를 보든 거의 같은 구조를 관찰할 것이다. 결과적으로 우주는 시계 방향이나 반시계 방향으로 회전하는 것을 선호해서는 안 되며, 이를 "거울 대칭"이라고 한다.

일반 상대성 이론으로 알려진 아인슈타인의 중력 이론은 거대한 물체가 중력파로 알려진 일종의 복사를 생성할 수 있다고 예측하는데, 중력파는 빛의 속도로 근원에서 멀어지는 시공간 왜곡으로 구성된다. 이러한 파동은 초신성, 블랙홀 합병 또는 빅뱅 자체와 같은 우주에서 가장 격렬한 사건 중 일부에서 생성된다.

전자기파와 마찬가지로 중력파는 편광이라는 속성을 가지고 있으며, 이는 오른쪽 또는 왼쪽일 수 있다. 다시 말해, 파동은 전파 방향에 시계 방향 또는 반시계 방향으로 어떻게든 "회전"할 수 있다. 일부 유형의 블랙홀 합병(특히 세차 궤도면을 표시하는 합병)은 실제로 한 편광이 다른 편광보다 초과되어 거울 대칭을 개별적으로 깨뜨릴 수 있다.

_[1-1]]중력파가 우주를 형성할 때, oss.zerosum 중력장을 통해 msbase블랙홀의 표면을 통과해야 했다. 어허. 중력파는 편광이며 보기1.의 키랄회전 에너지를 가지고 나선은하를 형성하며 msbase내부로 침투할 수 있다. 허허.

보기2. dark_matter system.moss
sample msoss
zxdxybzyz
zxdzxezxz
xxbyyxzz
zybzzfxzy
cadccbcdc
cdbdcbdbb
xzezxdyyx
zxezybzyy
bddbcbdca

1-2.축구 비유
그러나 우주론적 원리가 유지된다면, 언급된 초과분은 우주의 모든 소스에서 평균 0이 되어야 한다.

축구에서는 발의 안쪽이나 바깥쪽으로 공을 차는 두 가지 주요 방법이 있다. 첫 번째 방법은 공이 반시계 방향으로 회전하게 하는 것이다. 하지만 대부분의 슛, 크로스, 패스는 발 안쪽으로 하는데, 이렇게 하면 공을 훨씬 더 쉽게 조종할 수 있잖아요, 맞죠? 이렇게 되면 두 가지 스핀 유형 사이에 비대칭이 생겨 축구가 '거울 비대칭'이 된다. 우주와 중력에 대한 우리의 표준 가정이 맞다면, 우주의 블랙홀 합병에서 나오는 파동에는 이런 일이 일어나지 않아야 한다.

1-1.블랙홀 합병은 우측인가 좌측인가?

이 연구에서 저자는 Advanced LIGO와 Virgo가 감지한 47개의 블랙홀 합병에서 방출된 파동의 편광을 측정하여 세 가지 주요 결과를 발견했다. 첫째, 결과는 우주론적 원리를 준수하여 소스 전체에서 평균 편광이 없다는 것과 일치한다.

통계는 매우 제한적이어서 불확실성이 여전히 크다. 이 우주 축구 게임은 끝나지 않았다.

두 번째로, 이 연구는 거울 대칭을 결정적으로 깨는 GW200129라는 단일 시스템만 식별했다. 그러나 이는 또한 연구된 블랙홀 합병의 최소 82%가 거울 대칭을 깨야 한다는 것을 나타낸다.

GW200129가 거울 대칭을 깨는 것은 자연스러운 일이다. 이 시스템은 세차 궤도면을 가지고 있는 것으로 알려져 있기 때문이다. 하지만 저희의 결과는 많은 합병도 거울 대칭을 깨는 것으로 나타나, 이것 역시 세차 궤도면을 가질 수 있음을 시사한다. 세차는 블랙홀의 계층적 형성의 특징이기 때문에 이러한 예상치 못한 결과는 광범위한 영향을 미칠 수 있다.

이 결과는 양자 중력 분야에서도 큰 관심을 끌고 있다. 이전 연구에서 우리는 거울 비대칭 합병이 호킹 복사와 유사한 과정을 통해 양자 진공에서 편광 광자의 순 방출을 생성할 수 있음을 보여주었다. 저희 연구는 이 효과를 생성할 수 있는 최초의 실행 가능한 소스인 GW200129를 식별했다.

1-3.
가장 흥미로운 점은 우주의 대규모 행동을 지배하는 중력에 대한 아인슈타인의 방정식은 반대되는 손잡이의 각각에 대해 왼손(오른손) 중력원을 허용한다.

그러나 이러한 방정식은 우리 우주에 [1-3]동일한 비율의 두 가지 유형의 소스가 존재할 것을 요구하지 않는다]. 우리의 연구는 중력(또는 우리 우주)이 비대칭을 생성하는 '숨겨진' 메커니즘을 가지고 있는지 테스트할 수 있게 해준다. 결과적으로 이 새로운 방법은 허블 장력이라고 불리는 현상의 미스터리를 푸는 데 큰 도움이 될 수 있는 잠재력을 가지고 있다.

_[1-3】중력이 손대칭 키랄성을 가지는 이유로 동일한 비율의 힘이 움직이지 않고도 상호작용 할 수 있다. 하나는 움직이고 다른 하나를 그냥 한곳에 두는 경우가 생겨도 원주의 허블 장력 dbr.ain(*)으로 두 점은 만난다. 어허.

ㅡ2.입자 물리학에 대한 예상치 못한 평행성

[2-3]분석된 관측값이 중력 반동 또는 킥이라고 알려진 잘 알려진 강장 현상과 밀접한 관련이 있음을 보여주었다. 블랙홀 합병]은 비등방성 방식으로 중력파를 방출한다 . 총을 쏠 때와 마찬가지로 최종 블랙홀이 반동을 겪게 된다.

_[2-3】두입자가 평행선을 가지는 이유는 강장 현상 때문이다. 블랙홀 vix.xin이 ||버틸칼 스핀바 제로섬을 가지는 이유가 ems.oss의 장력, outsid.gravity 때문이다. 허허.

ㅡ3.
이 [3]마지막 블랙홀도 스핀을 가질 것입니다. 축구공의 경우와 마찬가지로, 이 스핀은 운동 방향에 대해 오른쪽 또는 왼쪽으로 갈 수 있다. 이 두 번째 연구에서 우리는 파동의 순 편파를 측정하는 관측값이 스핀 방향을 따라 킥의 투사와 선형적]으로 관련이 있음을 발견했다. 다시 말해, 우리는 마지막 블랙홀의 나선형을 보고 있다.

_【3】msbase.spin.roarding자체가 블랙홀 스핀, vix.xin(*)일듯...어허. msbase.vixbar.spin이 블랙홀이면 은하 하나하나들 자체가 블랙홀(*)이다. 어허.

3-1.
위의 내용은 약한 힘에 의한 패리티-대칭 파괴의 발견으로 이어진 실험과 흥미로운 유추를 확립한다. 이 유명한 실험에서 코발트 원자의 베타 붕괴로 인해 발생하는 전자가 등방성으로 방출되는 것과는 반대로 코발트 원자 스핀 방향을 따라 "위로" 우선적으로 방출된다는 것을 발견했다.

블랙홀 합병으로 인해 발생한 블랙홀이 회전 방향에 대해 '위쪽' 또는 '아래쪽'으로 우선적으로 반동하는지 여부를 테스트하여 매우 유사한 것을 하고 있다.

_[3-1】블랙홀 msbase.spin은 qpeoms의 중첩으로 생겨난 것이기에 qpeoms.vix.xin이 msbase.spin-bar 순서성을 가지게 한게 아닐까?(*) 정의역 된다. 어허.