.First Time Solutions Provide New Insight in Black Hole Collisions
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Starship version space science
.First Time Solutions Provide New Insight in Black Hole Collisions
최초의 솔루션은 블랙홀 충돌에 대한 새로운 통찰력을 제공합니다
텍사스 대학교 댈러스 캠퍼스2015년 2월 27일 블랙홀 충돌에서 새로운 통찰력 발견 이중 블랙홀 계에서 각 블랙홀의 스핀 각운동량(빨간색 원뿔 화살표)과 계의 궤도 각운동량(파란색 원뿔 화살표)의 방향은 시간이 지남에 따라 변화, 즉 세차 운동합니다. 출처: 미도리 키타가와
새로운 연구에서 천체물리학자들은 처음으로 이중성계에 있는 두 개의 블랙홀이 서로를 공전하며 충돌을 향해 나선형으로 진입하는 상황을 설명하는 수십 년 된 방정식에 대한 해법을 제시했습니다. 텍사스 대학교 댈러스 캠퍼스의 물리학 조교수인 마이클 케스덴 박사와 그의 동료들이 실시한 새로운 연구는 우주에서 가장 강력한 사건, 즉 두 개의 회전하고 궤도를 도는 블랙홀이 합쳐져 훨씬 더 큰 블랙홀이 되는 현상에 대한 새로운 사실을 밝혀냈습니다 .
이 연구는 이중 블랙홀 시스템에서 두 블랙홀이 서로 공전하며 충돌을 향해 나선을 그리는 상황을 설명하는 수십 년 된 방정식에 대한 해법을 처음으로 제시합니다. 이 연구는 Physical Review Letters 저널에 게재되었습니다 .
케스덴은 이 해결책이 블랙홀 연구뿐만 아니라 우주의 중력파 탐색에도 상당한 영향을 미칠 것이라고 말했습니다 . 알베르트 아인슈타인의 일반 상대성 이론은 쌍성계에서 공전하는 두 개의 거대한 천체가 중력파라는 복사를 방출함에 따라 서로 더 가까워질 것이라고 예측합니다.
-"전자처럼 가속하는 전하는 가시광선을 포함한 전자기파를 생성합니다. 마찬가지로, 가속하는 질량이 있을 때마다 중력파를 생성할 수 있습니다."라고 케스덴은 말했습니다. "중력파로 인해 손실되는 에너지는 블랙홀들이 나선형으로 점점 더 가까워지다가 결국 합쳐지게 되는데, 이것이 우주에서 가장 강력한 에너지 현상입니다."라고 그는 말했다. "그 에너지는 쉽게 볼 수 있는 가시광선 대신, 매우 약하고 감지하기 훨씬 어려운 중력파로 사라집니다."
아인슈타인의 이론은 중력파의 존재를 예측하지만, 아직 직접적으로 감지된 적은 없습니다. 하지만 중력파를 "볼" 수 있는 능력은 우주를 바라보고 연구할 수 있는 새로운 창을 열어줄 것입니다. 광학 망원경은 별이나 행성과 같은 눈에 보이는 천체의 사진을 촬영할 수 있고, 전파 망원경과 적외선 망원경은 눈에 보이지 않는 에너지 현상에 대한 추가 정보를 얻을 수 있습니다. 케스든은 중력파가 천체물리학 현상을 연구할 수 있는 또 다른 매개체를 제공할 것이라고 말했습니다. "중력파를 관측 도구로 사용하면 수십억 년 전에 그 파동을 방출했던 블랙홀의 특성, 즉 질량과 질량비와 같은 정보를 알아낼 수 있습니다."라고 그는 말했습니다. "이것은 우주의 진화와 본질을 더욱 온전히 이해하는 데 중요한 자료입니다." 올해, 레이저 간섭계 중력파 관측소( LIGO ) 라는 대규모 물리학 실험이 중력파를 직접 감지하는 최초의 실험이 될 것을 목표로 하고 있습니다. LIGO는 미국 국립과학재단(NSF)의 지원을 받는 가장 큰 프로젝트 중 하나입니다. 케스덴은 "우리가 푼 방정식은 LIGO가 이중 블랙홀 합병에서 관측할 것으로 예상되는 중력파의 특성을 예측하는 데 도움이 될 것입니다."라고 말했습니다.
"LIGO가 수집하는 데이터와 우리의 해법을 비교해 볼 수 있기를 기대합니다." 케스덴이 푼 방정식은 이중 블랙홀의 스핀 각운동량과 세차운동이라 불리는 현상을 구체적으로 다룬다. 각운동량은 회전하는 물체의 회전량을 측정하는 단위입니다. 회전 각운동량은 회전 속도와 회전 방향이 포함됩니다. 회전하는 피겨 스케이터처럼 단순한 물체의 경우, 각운동량의 방향은 위쪽을 향합니다. 궤도각운동량이라고 하는 또 다른 유형의 각운동량은 물체들이 서로의 주위를 공전하는 계에 적용됩니다.
궤도각운동량도 크기와 방향을 가집니다. 이중 블랙홀 시스템과 같은 천체물리학적 환경에서 각운동량의 개별 유형의 방향은 시간이 지남에 따라 변하거나 세차운동을 합니다. "이러한 계에서는 세 가지 각운동량이 있는데, 모두 궤도면을 기준으로 방향이 변합니다. 두 개의 스핀 각운동량과 하나의 궤도 각운동량입니다."라고 케스덴은 말했습니다. "지금 우리가 얻은 해는 세차 운동하는 블랙홀 스핀의 방향을 설명합니다."
케스덴은 기존 방정식을 푸는 것 외에도 과학자들이 블랙홀 형성에서 스핀 세차운동을 통계적으로 추적하여 훨씬 더 효율적이고 빠르게 병합할 수 있는 방정식도 도출했습니다. "이전보다 수백만 배 더 빠르게 할 수 있습니다."라고 그는 말했다. "이러한 솔루션을 통해 수십억 년에 걸친 블랙홀 진화를 추적하는 컴퓨터 시뮬레이션을 만들 수 있습니다. 이전에는 수년이 걸렸던 시뮬레이션을 이제 몇 초 만에 완료할 수 있습니다. 하지만 단순히 빨라진 것이 아닙니다. 이러한 시뮬레이션을 통해 다른 방법으로는 배울 수 없었던 것들을 배울 수 있습니다." 케임브리지 대학교, 로체스터 공과대학교, 미시시피 대학교의 연구원들도 Physical Review Letters 논문에 기여했습니다. 이 연구진은 미국 국립과학재단(NSF)과 텍사스 달라스 대학교의 지원을 받았습니다.
참고문헌: Michael Kesden, Davide Gerosa, Richard O'Shaughnessy, Emanuele Berti, Ulrich Sperhake 저, "Effective Potentials and Morphological Transitions for Binary Black Hole Spin Precession", 2015년 2월 24일, Physical Review Letters . DOI: 10.1103/PhysRevLett.114.081103 arXiv: 1411.0674
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메모 2504210723_소스1.분석중【】
1.
전자처럼 가속하는 전하는 가시광선을 포함한 전자기파를 생성한다. 마찬가지로, [가속하는 질량이 있을 때마다 중력파를 생성]할 수 있다.
_[1】msbase는 질량값을 가지고 순서수로 가속하면서 중력파를 생성한다.
2.
중력파로 인해 손실되는 에너지는 [블랙홀들이 나선형]으로 점점 더 가까워지다가 결국 합쳐지게 되는데, 이것이 우주에서 가장 강력한 에너지 현상이다.
_[2】qms.nqvix.nqcell_spiraling을 나타내면 그 에너지는 암흑에너지이다. 허허.
3.
[그 에너지]는 쉽게 볼 수 있는 가시광선 대신, 매우 약하고 감지하기 훨씬 어려운 중력파로 사라진다.
_[3】그 암흑에너지는 중력파로 사라진다? 그런데 그 에너지는 qcell을 통해 mcell에 질량을 힉스입자처럼 tsp(*) 중첩 시킨다. mcell은 zsp입자를 내보내 fqpeoms에 귀속된다. 어허.
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