우주의 중력파 탐지기로 우주의 비밀을 밝힐 수 있다

Apr 15, 2023

새로운 연구에 따르면 미래의 우주 중력파 탐지는 새로운 기본 장을 발견하고 잠재적으로 설명할 수 없는 우주의 측면에 새로운 빛을 밝힐 수 있을 것으로 나타났습니다.

노팅엄 대학교 중력 센터의 Thomas Sotiriou 교수와 GSSI 연구원 및 INFN 동료인 Andrea Maselli는 SISSA 연구원 및 로마 La Sapienza 연구원과 함께 우주 간섭계 LISA(레이저 레이저)에 의한 중력파 관측의 전례 없는 정확도를 보여주었습니다. 간섭계 우주 안테나)는 새로운 기본 필드를 감지할 수 있습니다.연구Nature Astronomy에 게재되었습니다.

이 새로운 연구에서 연구자들은 ESA가 2037년에 발사할 것으로 예상되는 우주 기반 중력파(GW) 탐지기인 LISA가 우주 탐사에 새로운 가능성을 열어줄 것이라고 제안합니다.

노팅엄 중력 센터(Nottingham Center of Gravity) 소장인 소티리오(Sotiriou)는 다음과 같이 설명합니다. "암흑 물질에 대한 설명, 우주 가속 팽창의 원인, -중력과 기본 입자에 대한 일관되고 완전한 설명의 에너지 표현. 이제 우리는 LISA가 스칼라 필드를 감지하는 데 전례 없는 기능을 제공할 것이며 이러한 시나리오를 테스트할 수 있는 흥미로운 기회를 제공한다는 것을 보여주었습니다."

약한 중력장과 작은 시공간 곡률을 가진 천체물리학적 물체를 관찰한 결과 지금까지 그러한 중력장에 대한 증거는 제공되지 않았습니다. 그러나 일반 상대성 이론의 편차, 즉 중력과 새로운 장 사이의 상호 작용이 큰 곡률에서 더 두드러질 것이라고 예상할 수 있는 이유가 있습니다. 이러한 이유로 강력한 중력장 체제에 대한 새로운 창을 연 GW의 탐지는 이러한 필드를 탐지할 수 있는 독특한 기회를 나타냅니다.

블랙홀이나 중성자별과 같은 항성질량밀도 물체가 태양 질량의 최대 수백만 배에 달하는 블랙홀로 영감을 주는 EMRI(Extreme Mass Ratio Inspirals)는 LISA의 목표 소스 중 하나입니다. 강력한 중력장 체제를 조사하기 위한 황금 경기장입니다. 더 작은 몸체는 초대질량 블랙홀에 빠지기 전에 수만 번의 궤도 주기를 수행하며 이로 인해 아인슈타인의 이론과 입자 물리학 표준 모델의 예측에서 가장 작은 편차도 감지할 수 있는 긴 신호가 생성됩니다.

연구원들은 신호를 모델링하기 위한 새로운 접근 방식을 개발했으며 중력 상호 작용과 결합된 스칼라 필드의 존재를 감지하고 작은 몸체가 전달하는 스칼라 필드의 양을 측정하는 LISA의 능력에 대한 엄격한 추정을 처음으로 수행했습니다. EMRI. 놀랍게도 이 접근 방식은 이론에 구애받지 않습니다. 왜냐하면 전하 자체의 기원이나 작은 몸체의 특성에 의존하지 않기 때문입니다. 분석은 또한 그러한 측정이 일반 상대성 이론이나 표준 모델과의 편차를 표시하는 이론적 매개변수의 강력한 경계에 매핑될 수 있음을 보여줍니다.

LISA는 천체 물리학 소스에 의한 중력파를 탐지하는 데 전념할 것이며 서로 수백만 킬로미터 떨어진 태양 주위를 공전하는 3개의 위성으로 구성된 별자리에서 작동할 것입니다. LISA는 환경 소음으로 인해 지상 간섭계가 사용할 수 없는 대역 내에서 저주파로 방출되는 중력파를 관찰합니다. LISA의 가시 스펙트럼은 Virgo 및 LIGO가 EMRI로 관찰한 것과는 다른 새로운 천체 물리학 소스 계열을 연구할 수 있게 하여 우주의 다양한 환경에서 소형 물체의 진화에 대한 새로운 창을 열어줍니다.

- 이 보도자료는 원래 노팅엄대학교 웹사이트에 게재되었습니다.