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블랙홀 이동

by 디기릭티틱티 디기릭티틱티 2021. 8. 23.

블랙홀 이동

초신성 퍼즐이 해결되다

 

동작하는 오류. 정규화된 Hamiltonian 제약 조건 N은 분석적으로 모든 곳에서 0이며 시뮬레이션에서 오류는 블랙홀에서 멀리 안전하게 사라집니다. 평평한 영역의 점은 구멍 내부에 있었고 계산에서 제외되었습니다.

 

일반 상대성 이론에 따르면 가속하는 전하가 전자기 복사를 생성하는 것처럼 큰 가속 질량은 시공간에 파문을 생성합니다. 아인슈타인의 예측 이후 80년 동안 아무도 이러한 "중력파"를 직접 감지하지 못했지만 차세대 감지기가 온라인에 등장하면서 향후 10년 동안 바뀔 수 있습니다. 이러한 탐지기는 우주 사건에서 예상되는 아주 작은 신호를 식별하고 해석하기 위해 컴퓨터 시뮬레이션에 크게 의존하지만 계산은 전례 없는 문제를 제기합니다. 이번 주 PRL 에서 문제를 공격하기 위한 가장 큰 협력은 한 단계 더 나아가 격리된 블랙홀이 3차원으로 움직이는 신뢰할 수 있는 시뮬레이션을 보여줍니다.

 

중력파의 탐지는 우주를 보는 새로운 방식으로 새로운 유형의 천문학을 열 수 있습니다. 지금까지 천문학자들은 전자기 스펙트럼에서만 관찰했습니다. 탐지 과정을 돕기 위해 이진 블랙홀 그랜드 챌린지 연합(Binary Black Hole Grand Challenge Alliance)은 탐지 가능한 중력파를 생성하는 가장 유망한 사건 중 하나인 합체하는 블랙홀 쌍의 중력 파형을 예측하는 것을 목표로 1993년에 결성되었습니다. 그 과정에서 팀은 이전에 접근할 수 없었던 강한 중력 체제에서 일반 상대성 이론과 천문학적 사건을 연구하기 위한 계산 도구를 개발하기를 희망합니다.

 

블랙홀 시뮬레이션은 여러 가지 이유로 어렵습니다. 첫째, 아인슈타인 방정식은 간단하지 않습니다. 4차원 시공간 그리드의 모든 점에서 10개의 2차 비선형 미분 방정식을 풀어야 합니다. 둘째, 블랙홀은 특이점을 포함하므로 사건 지평선 내의 점은 계산에서 제외되어야 하지만 블랙홀에서 나올 때 다시 도입되어야 합니다. 셋째, 일반 상대성 이론은 마치 사과를 납작한 조각으로 자르거나 요리사가 원하는 곡선 모양으로 썰 수 있는 것처럼 3차원의 공간과 같은 시공간의 조각을 선택할 수 있는 완전한 자유를 허용합니다. 잘못된 선택은 두 개의 별개 지점이 무한히 멀어지는 것과 같은 좌표 병리로 이어지지만 좌표 선택을 확인하는 유일한 방법은 계산에서 테스트하는 것입니다. 네 번째 어려움은 수치적 방법의 고유한 부정확성에서 비롯됩니다.

 

최신 PRL 문서에서 Alliance는 이러한 여러 영역에서 진행 상황을 보여줍니다. 그들은 상당한 시간 동안 지속되는 움직이는 블랙홀의 완전한 3차원 시뮬레이션을 처음으로 보고했습니다. 표준에서는 G = C = 1 개 단위 시공간 이벤트 수평선 (2)의 반경 인 M )과의 연합은 60 시간 동안 블랙홀 시뮬레이션 M. 이 그룹은 이번에 성공적으로 실행된 시공간 분할 방식을 사용했으며 구멍에서 나올 때 점을 계산에 다시 가져오는 방법은 시간과 거리에 따라 사라지는 작은 오류만 발생시킵니다(그림 참조). 팀이 구멍에 가까운 "강한 장" 시뮬레이션을 위해 이 방법을 개발함에 따라 결국 Alliance[ Phys. 레트 목사 80 , 1812 (1998) 및 곧 PRL에 출판될 것] 원거리 복사(지구에서 볼 수 있는 신호)를 추출합니다. 오스틴에 있는 텍사스 대학교의 리처드 매츠너(Richard Matzner) 얼라이언스 이사는 캘리포니아 패서디나에 있는 캘리포니아 공과대학의 킵 손(Kip Thorne)"불분명한 내기를 하고 있다"고 말했습니다. ThorneLIGO(Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) 프로젝트의 리더 중 하나이며 MatznerLIGO2001년 후반에 관측을 시작하기 전에 Alliance가 이진 블랙홀 파형을 계산할 수 있을 것이라고 내기고 있습니다.

 

 

마선은 폭발에 의해 생성된 방사성 동위원소에 대한 직접적인 정보를 제공하고 은하계 먼지에 의해 가려지지 않기 때문에 우리 은하의 초신성 잔해에 대한 좋은 탐사선입니다. 티타늄-44( 알 수 없는 노드 유형: 글꼴알 수 없는 노드 유형: 글꼴알 수 없는 노드 유형: 글꼴) 감마 방출은 초신성 핵 반응 이론에 대한 특히 엄격한 테스트를 제공하지만 하늘의 한 곳에서만 확실하게 확인되었습니다: 300년 된 잔해 카시오페아 A. 몇 년 전 Compton 감마선 천문대 위성, 추정된 풍부함 알 수 없는 노드 유형: 글꼴알 수 없는 노드 유형: 글꼴알 수 없는 노드 유형: 글꼴받아들여진 이론들과 극적으로 충돌하는 것처럼 보였다. 그러나 계산의 가장 큰 불확실성은 관찰이 아니라 알 수 없는 노드 유형: 글꼴알 수 없는 노드 유형: 글꼴알 수 없는 노드 유형: 글꼴반감기 30년 동안의 실험실 측정은 46년에서 67년 사이입니다. 수년간의 반감기는 측정하기 어려운 것으로 악명 높지만 323PRL에 게재된 두 편의 논문을 통해 여러 연구팀이 가장 정확한 측정을 보고했습니다. 그들은 두 가지 새로운 방법을 사용했는데, 둘 다 1년 이내에 동의하고 천체 물리학 논쟁을 잠재울 가치를 제공합니다.

 

며칠 동안의 방사성 반감기를 측정하는 것은 어렵지 않습니다. 대부분의 물질이 붕괴될 때까지 초당 붕괴 횟수의 세미로그 플롯을 만들고 기울기를 측정하면 됩니다. 그러나 수년의 반감기 동안 방사선은 날마다 크게 변하지 않으며 기기의 장기간 드리프트로 인해 몇 년을 분리한 데이터를 비교하기가 어렵습니다. Irshad Ahmad와 일리노이 주 아르곤에 있는 아르곤 국립 연구소, 비엔나 대학교, 예루살렘에 있는 히브리 대학교, 이탈리아 토리노에 있는 Consiglio Nazionale delle Ricerche의 동료들은 5년 동안 동일한 실험을 수행했습니다. Ahmad44Ti60Co(잘 알려진 반감기와 가까운 감마선 방출선을 가짐)를 동일한 부분으로 포함하는 샘플을 각 실험실에 준비하고 각 그룹이 비율을 측정했습니다.Ti에서 Co로의 감마 방출로 대부분의 도구적 효과를 제거합니다. 이전에 비율 방법이 사용되었지만 이 팀은 3개의 개별 도구로 5년치의 데이터를 수집하는 데 인내심을 가지고 있었고 모두 시스템 오류를 방지하는 데 도움이 되었습니다.

 

인디애나주 사우스벤드에 있는 노틀담 대학의 마이클 위셔(Michael Wiescher)와 요아킴 괴레스(Joachim Goerres)가 이끄는 다른 팀은 비교적 새로운 방사성 빔 기술을 사용하여 새로운 방식으로 샘플을 만들었습니다. East Lansing에 있는 Michigan State UniversityA1200 조각 분리기는 연구자들이 원하는 동위원소를 정확히 포함하는 핵 빔을 생성하고 빔 라인의 끝에서 고체 물질(알루미늄 호일, 이 경우). 그룹은 정확히 알려진 양의 샘플을 만들었습니다. 알 수 없는 노드 유형: 글꼴알 수 없는 노드 유형: 글꼴알 수 없는 노드 유형: 글꼴 그리고 알 수 없는 노드 유형: 글꼴알 수 없는 노드 유형: 글꼴알 수 없는 노드 유형: 글꼴(잘 특성화 된 동위 원소) 및 감마선 방출 속도의 비율을 측정했습니다. 정확하게 알려진 수의 방사성 핵과 결합된 이 측정은 높은 정확도의 반감기를 제공했습니다.

 

두 출판물의 결합된 결과는 59.2 ± 0.6년으로, 적어도 일부 허용된 초신성 모델과 일치하며 이전 측정에서 제기된 심각한 문제를 피하는 값입니다. (캘리포니아주 버클리에 있는 로렌스 버클리 국립 연구소의 에릭 노먼이 이끄는 세 번째 협업은 이 두 그룹의 값에 매우 가까운 값 을 Physical Review C 4월호 에 게재 할 예정 입니다.) 과거에 이렇게 광범위하게 측정한 후 , Wiescher의 공동 저자인 Michigan State UniversityBrad Sherrill은 자신이 있다고 말합니다. “정말로 독립적인 두 가지 방법이 일치할 때 매우 위안이 됩니다.”

 

 

 

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