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연구내용(간략)

개요 - 천체물리와 이론물리의 병행

우리는 현재 중력과 물질에 대한 이해의 획기적 변동을 불러오는 관측 시대에 접어들고 있다.

중력파 검출기의 설립으로 강한 중력장의 원천으로부터 직접 멀티메신저 정보를 확보할 수 있게 하여 기초물리학에 기반한 관측의 결과를 천체에 응용하여 이와 같이 중력파의 원천 후보인 블랙 홀 과 중성자 성 의 구조의 수수께끼를 푸는 것에 큰 이바지할 수 있음이다.

강한 중력장을 방출하는 밀집 천체 (Compact astrophysical object) 역시 새 물리의 이상적인 탐사기구, 즉 프로브의 역할을 수행할 수 있는데, 이 때 일어나는 중력장은 물질에게 고전물리학적 양자역학적 중요한 영향을 줄 수있음에서 비롯됨.

현재 진행되고 있는 중력파 연구를 대략 3 가지 사항으로 분류해 보면 아래와 같다.

첫째, Aligned Spin 조사

고립된 블랙홀은 질량과 스핀 값에 인해 특징화되어진다. 이제까지 기존의 LIGO search는 각각 다른 질량을 가진 블랙홀을 위주로 실행되었고 다른 스핀 값에 의존한 search 는 불필요하고 힘들다고 간주되었다. 허나, 최근 부상하는 천체물리학적 증거에 의하면 별의 질량을 가진 블랙홀은 스핀의 한계에 다다르는 값을 가지고 빠르게 회전할 수 있다고 한다. 그리하여 미래의 LIGO search 에는 스핀 값의 영향을 포함하는 것을 최우선 과제 중의 하나로 고려되어지고 있다.

둘째, Principal Components (주요 구성 요소)

중력파 신호는 방출 원의 많은 매개 변수, 즉 파라미터와 검출기의 상대적 위치에 의존된다. 그러나 검출기 자체는 이런 변수의 일부의 조합, 특히 어떠한 조합에는 더 감도(센시티비티)가 높다.

이 같이 어느 파라미터의 조합이 가장 유용한 지 판단하기 위해 principal component 분석이 필요하다. 특히 spinning 회전 블랙홀 시스템의 경우, 스핀 값과 질량의 비율의 축퇴성이 높기 때문에 이러한 분석이 유용하다.

셋째, Parameter accuracy with spin and higher harmonics

스핀과 고조파를 포함한 파라미터 정확성

어떠한 원천으로 부터 방출되냐에 따라 아인슈타인의 상대성 이론은 중력파 신호가 어떤 모습을 띄는 지 정확히 예측한다. 그러나 이론 방정식을 풀어 엄밀해를 얻기가 사실상 불가능하기 때문에 근사법을 사용해야 한다. 중력파 분석에 자주 사용되는 포스트-뉴턴 근사법으로는 쌍성궤도 (binary orbit) 의 에너지와 선속 치를 v/c 의 멱수 전개, 또한 질량과 진동수의 곱의 멱수 전개가 있는데, 이 때의 고차보정은 계산적으로 고 난이도를 요구함으로 현재까지는 거의 질량의 동등한 바이너리 시스템에 한하여 소량의 항 만이 계산되었다. 중력파의 경우 아직 계산되지 않은 포스트-뉴턴 고차항이 잠정적으로 무시되어진다. 특히 근사법을 적용할 때에는 무시할 수 있는 항의 범위와 그 주요 영향을 파악하는 것이 중요하다. 당연히 미계산 항의 영향을 조사할 수는 없어도 그 영향을 적용했을 때 결과가 어떻게 변하는 것을 체크함으로 더 정확한 보정이 필요한 영역의 방향을 제시할 수 있는 것이다.

그 외

Black Hole Horizons and Thermodynamics

블랙홀 호라이즌과 열역학

작성중

가족사항:

구로시바, 한 마리 (이름: 필릭스 네로)

와이프, 한 분 (이름: 가혜)