처음으로 천체 물리학자들은 질량이 다른 이진 블랙홀의 병합으로 인한 중력파를 감지할 수 있었습니다. 관찰 프로토콜은 LIGO 프로젝트 웹사이트에 게시됩니다.
LIGO와 Virgo의 협업은 블랙홀 충돌로 인한 우주 중력파를 찾고 있습니다. 약 1년 전인 2019년 4월 12일, 이 공동 작업의 과학자들은 지구에서 24억 광년 떨어진 곳에 위치한 두 개의 블랙홀이 충돌하여 시공간에 전파되는 중력파를 발견했습니다.
현재 중력파의 등록 자체는 더 이상 이상한 일이 아닙니다. 그러나 이 경우 그들의 근원은 천문학자들이 한 번도 본 적이 없는 사건이었다.
파동이 항상 태양 질량의 20~40배인 두 개의 거의 동일한 질량의 블랙홀에서 방출되기 전에 GW 190412 신호는 블랙홀의 비평형 쌍성계에서 수신되었으며 그 중 하나는 태양 질량 29.7이었고 다른 하나는 3배 적은 8, 4에 불과했습니다. 그건 그렇고, 이것은 지금까지 발견된 블랙홀 중 가장 작습니다.
"이러한 질량 중 그 자체로 놀라운 것은 없습니다. 우리는 블랙홀이 그 크기로 나온다는 것을 알고 있습니다. 새로운 것은 질량 비율입니다."라고 이 발견의 저자 중 한 명인 Northwestern University의 천문학자 Christopher Berry는 블로그 게시물에서 설명합니다. 미국에서 "이 관측을 통해 중력파 신호에 대한 예측을 테스트할 수 있으며 이진 블랙홀이 어떻게 형성되는지에 대한 퍼즐의 또 다른 조각입니다."
흥미롭게도, 이러한 시스템이 두 개의 뚜렷하게 다른 크기의 블랙홀과 결합하면 다른 블랙홀 병합보다 더 긴 중력 신호가 생성됩니다. 이것은 이벤트 GW 190412가 동시에 전파하는 두 가지 다른 주파수의 파동을 생성했기 때문입니다. 이는 거의 동일한 질량을 가진 블랙홀을 병합할 때 관찰되지 않습니다.
다른 주파수의 파동이 존재함으로써 저자는 일반 상대성 이론에 대한 또 다른 테스트를 할 수 있었습니다. 그들은 중력파 신호를 이전 부분과 이후 부분으로 분할하고 방정식을 사용하여 각 절반의 신호의 두 번째 부분을 계산했습니다. 계산은 관측과 완전히 일치했으며, 이는 현재까지 아인슈타인의 일반 상대성 이론에 대한 가장 중요한 확인 중 하나입니다.
쌍성계에서 블랙홀 질량의 큰 차이로 인해 과학자들은 시스템의 천체 물리학적 특성 중 일부를 보다 정확하게 측정할 수 있었습니다.
"이러한 질량 차이는 우리가 우리와의 거리, 우리가 보는 각도, 축을 중심으로 한 무거운 블랙홀의 회전 속도와 같은 시스템의 여러 속성을 더 정확하게 측정할 수 있음을 의미합니다." 독일 하노버에 있는 막스 플랑크 학회의 중력 물리학 연구에 참여한 연구소 직원인 로베르토 코테스타(Roberto Cotesta)의 말이다.
과학자들에 따르면 무거운 구멍의 높은 회전 속도는 그러한 비정상적인 시스템의 형성에 대한 몇 가지 단서 역할을 합니다. 천체 물리학 모델에 따르면 쌍성 블랙홀의 형성은 쌍성계의 각 별이 블랙홀로 붕괴될 때 발생하므로 질량 차이가 큰 쌍성 블랙홀을 생성할 수 없습니다.
더 큰 블랙홀의 빠른 회전은 GW 190412 사건 이전에 다른 블랙홀과 병합되었을 수 있음을 시사합니다. 과학자들은 현재 이 삼중 또는 사중 별 시스템의 잔해를 관찰하고 있을 가능성이 있습니다.