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중력파를 이용하여 무엇을 알 수 있을까요?
2017-07-20
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분야
천체물리/우주론
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조회수
3299
최근 중력파를 검출하여 세계가 주목받고있는 이 시대에 정작 저와 같은 학생들이나 일반인들은 아 그런게 검출됬구나 하고 있지만 물리학자,천문학자들은 우주의 비밀을 풀 수 있는 새로운 창이 된다고 하는데요.
중력파를 지금보다 좀 더 미세한 부분까지 검출하면 블랙홀이나 중성자별 이외에도 다른 중력원을 검출할 수 있다고 하는데 솔직히 있을지 모르겠고 중력파를 이용해 하나의 블랙홀이 다른 블랙홀을 포획하여 쌍성 블랙홀이 된다는 것을 밝혀낸 사실이 있는데 이 외에도 중력파가 가지는 의의에 대해 상세하게 알려주시면 감사하겠습니다.
중력파를 지금보다 좀 더 미세한 부분까지 검출하면 블랙홀이나 중성자별 이외에도 다른 중력원을 검출할 수 있다고 하는데 솔직히 있을지 모르겠고 중력파를 이용해 하나의 블랙홀이 다른 블랙홀을 포획하여 쌍성 블랙홀이 된다는 것을 밝혀낸 사실이 있는데 이 외에도 중력파가 가지는 의의에 대해 상세하게 알려주시면 감사하겠습니다.
안녕하세요. 한국천문연구원입니다.
중력파로 보는 우주는 빛으로 보는 우주와 매우 다릅니다. 태양 질량 보다 무겁지만, 수십-수백 킬로미터 정도로 크기는 작은 천체들이 빛의 속력 정도로 가속되었을 때 지구상에서 검출이 가능한 정도로 강한 중력파 방출됩니다.
이런 천체들은 대표적으로 중성자별, 블랙홀, 감마선 폭발등입니다. 이들 천체에서 방출되는 중력파의 주파수는 100-1000 Hz입니다. 이들 강한 중력파원은 모두 태양 질량의 수십배 이상되는 무거운 별 진화의 마지막 단계에서 만들어지는 천체들입니다.
즉, 중력파로 우주를 본다면, 지구와 같은 "가벼운" 행성이나 성간 물질들은 전혀 보이지 않을 것입니다(이들이 방출하는 중력파는 너무나 미약해서 현재 존재하는 라이고 같은 중력파 검출기로는 중력파 신호를 잡아낼 수 없습니다). 대신, 빛으로는 볼 수 없는 천체인 블랙홀이 우주 전역에 어떻게 흩어져 존재하는지를 알 수 있을 것입니다. 태양 질량과 비슷한 블랙홀 뿐 아니라, 은하 중심에 존재한다고 알려져 있는 초거대질량 블랙홀의 존재와 분포를 보다 자세히 알 수 있을 것입니다. 특히, 이론적으로만 예측되고 있는 중간질량 블랙홀의 존재도 탐색할 수 있습니다. 중력파 천문 관측을 통해 다양한 질량을 갖는 블랙홀을 발견하여 블랙홀 질량 함수가 무엇인지 알게 된다면, 이를 사용하여 은하의 진화 및 우주의 진화도 보다 자세히 알아볼 수 있습니다. 블랙홀을 만드는 무거운 별의 진화도 물론 자세히 알 수 있게 될 것입니다.
천체뿐 아니라 중력파는 우주의 진화를 이해하는데 매우 중요합니다. 중력파는 빛과 달리 물질에 흡수되거나 반사되지 않으며, 한 번 방출된 중력파는 아무리 먼 시간 먼 거리를 이동해도
최초의 중력파 발생원의 질량분포,가속정보를 담고 있습니다. 빛으로는 우주배경복사 이전의 우주의 역사는 알 수가 없지만, 중력파로는 급팽창이 일어났을 것으로 예상되는 빅뱅 직후의 우주의 진화를 탐색할 수 있습니다.
종합하면, 중력파 천문 관측으로 중력의 지배를 받는 천체의 움직임과 진화를 이해할 수 있을 뿐 아니라, 아인슈타인의 상대성이론의 다양한 이론적 예측들을 보다 엄밀하게 검증할 수 있습니다. 궁극적으로 중력파 관측을 통해 중력 작용 및 중력과 물질간의 상호작용을 이해할 수 있을 것입니다.
감사합니다.
중력파로 보는 우주는 빛으로 보는 우주와 매우 다릅니다. 태양 질량 보다 무겁지만, 수십-수백 킬로미터 정도로 크기는 작은 천체들이 빛의 속력 정도로 가속되었을 때 지구상에서 검출이 가능한 정도로 강한 중력파 방출됩니다.
이런 천체들은 대표적으로 중성자별, 블랙홀, 감마선 폭발등입니다. 이들 천체에서 방출되는 중력파의 주파수는 100-1000 Hz입니다. 이들 강한 중력파원은 모두 태양 질량의 수십배 이상되는 무거운 별 진화의 마지막 단계에서 만들어지는 천체들입니다.
즉, 중력파로 우주를 본다면, 지구와 같은 "가벼운" 행성이나 성간 물질들은 전혀 보이지 않을 것입니다(이들이 방출하는 중력파는 너무나 미약해서 현재 존재하는 라이고 같은 중력파 검출기로는 중력파 신호를 잡아낼 수 없습니다). 대신, 빛으로는 볼 수 없는 천체인 블랙홀이 우주 전역에 어떻게 흩어져 존재하는지를 알 수 있을 것입니다. 태양 질량과 비슷한 블랙홀 뿐 아니라, 은하 중심에 존재한다고 알려져 있는 초거대질량 블랙홀의 존재와 분포를 보다 자세히 알 수 있을 것입니다. 특히, 이론적으로만 예측되고 있는 중간질량 블랙홀의 존재도 탐색할 수 있습니다. 중력파 천문 관측을 통해 다양한 질량을 갖는 블랙홀을 발견하여 블랙홀 질량 함수가 무엇인지 알게 된다면, 이를 사용하여 은하의 진화 및 우주의 진화도 보다 자세히 알아볼 수 있습니다. 블랙홀을 만드는 무거운 별의 진화도 물론 자세히 알 수 있게 될 것입니다.
천체뿐 아니라 중력파는 우주의 진화를 이해하는데 매우 중요합니다. 중력파는 빛과 달리 물질에 흡수되거나 반사되지 않으며, 한 번 방출된 중력파는 아무리 먼 시간 먼 거리를 이동해도
최초의 중력파 발생원의 질량분포,가속정보를 담고 있습니다. 빛으로는 우주배경복사 이전의 우주의 역사는 알 수가 없지만, 중력파로는 급팽창이 일어났을 것으로 예상되는 빅뱅 직후의 우주의 진화를 탐색할 수 있습니다.
종합하면, 중력파 천문 관측으로 중력의 지배를 받는 천체의 움직임과 진화를 이해할 수 있을 뿐 아니라, 아인슈타인의 상대성이론의 다양한 이론적 예측들을 보다 엄밀하게 검증할 수 있습니다. 궁극적으로 중력파 관측을 통해 중력 작용 및 중력과 물질간의 상호작용을 이해할 수 있을 것입니다.
감사합니다.