인류는 천문학 의 혁명을 경험하고 있습니다. 최근까지 우리는 망원경을 사용하여 태양계의 뒤뜰에서 가장 먼 우주까지 발견하기 위해 전자기 스펙트럼 (즉, 빛)에 의존해 왔습니다. 이제 2015 년 9 월 14 일에 중력파에 대한 최초의 역사적 탐지 와 함께 완전히 새로운 우주가 우리를 기다리고 있습니다.이 우주에서 우리는 블랙홀 충돌로부터 우리를 뒤덮는 시공간 잔물결을 분석 할 수 있습니다. 먼 별.
2019 년 7 월 8 일에 발표 된 Nature Astronomy 에 발표 된 연구에서 연구원 그룹은 전통적인 천문 기술로는 보이지 않는 외계 행성 또는 외계 행성을 밝혀 낼 수있는 후자의 가능성을 탐구했습니다.
독일 포츠담에있는 막스 플랑크 중력 물리학 연구소 (알버트 아인슈타인 연구소 / AEI)의 니콜라 타마 니니 (Nicola Tamanini)는 성명에서 "우리는 중력파를 사용하여 이원성 백색 왜성을 공전하는 외계 행성을 찾는 방법을 제안한다" 고 말했다 .
지금까지 깊은 우주에서 대규모 충돌에 의해 생성 된 중력파는 워싱턴과 루이지애나에있는 두 개의 감지기를 사용 하는 미국 기반의 레이저 간섭계 중력파 관측소 (LIGO)와 피사 근처 의 처녀 자리 간섭계의 두 관측소 에서 감지되었습니다 . 이탈리아. 두 프로젝트 모두 중력파가 지구를 통과 할 때 거리의 미세한 변동을 감지 할 수있는 고급 레이저 간섭계 가있는 L 자형 건물을 사용 합니다. LIGO는 1 세기 이상 전에 아인슈타인 이 이론화 한 중력파를 최초로 감지했으며 , 이제 LIGO와 처녀 자리가 협력하여 블랙홀과 중성자 별 충돌을 정기적으로 감지합니다.
2017 년에는 130 광년 떨어진 은하에서 중성자 별 두 개가 충돌 했을 때 중력파와 감마선 복사가 동시에 감지되었을 때 또 다른 역사적인 이정표에 도달했습니다 . 이 행사는 천문학 자들이 사건의 위치를 정확히 찾아 내고, 짧은 감마선 폭발의 물리적 메커니즘을 이해하고, 충돌하는 중성자 별이 범인임을 확인하고, 핵에 대한 친밀한 시각을 제공 할 수있는 "다중 메신저 천문학"의 새로운 시대를 열었습니다. 우주에서 무거운 원소 (예 : 금, 백금)를 생산하는 과정.
우주로 탐지기 발사
중력파를 감지하는 새로운 능력에 의해 촉진 된 이러한 놀라운 발전으로 미래는 어떻게 될까요? 음, 중력파 관측소를 우주로 발사하는 것은 어떨까요! Nature Astronomy 연구에서 논의 된 바와 같이, 계획된 LISA (Laser Interferometer Space Antenna) 는이를 수행 할 것이며 극도의 감도는 현재 어둠 속에 숨어있는 우주 표적에 대한 새로운 시각을 제공 할 것입니다. 이 목표 중 하나는 현재의 외계 행성 탐지 기술로는 볼 수없는 궤도를 도는 외계 행성 (지구 질량 50 개 이상)을 동반 할 수있는 이원 백색 왜 성계입니다. 이론적으로 LISA는 우리 은하 전역의 백색 왜성 바이너리에서 나오는 중력파에 민감합니다.
"LISA는 수천 개의 백색 왜성 바이너리로부터 중력파를 측정 할 것입니다."라고 Tamanini는 말했습니다. "행성이 그러한 한 쌍의 백색 왜성을 공전 할 때, 관측 된 중력파 패턴은 행성이없는 이원성의 패턴과 다르게 보일 것입니다. 중력 파형의 이러한 특징적인 변화는 우리가 외계 행성을 발견 할 수있게 할 것입니다."
백색 왜성은 연료가 떨어지고 오래 전에 죽은 태양과 같은 별들의 별의 시체입니다. 우리의 태양 이 비 대한 적색 거성으로 부풀어 원인이되는, 50억년 정도의 연료가 실행됩니다. 적색 거성 단계 이후, 별은 뜨거운 플라즈마 층을 흘려서 소위 행성상 성운을 만들어 지구 크기와 비슷한 작은 회전 물체를 남깁니다. 이 조밀 한 물체는 그 자체의 엄청난 중력에 의해 부서져서 퇴화 된 물질 덩어리를 만듭니다.
백색 왜성은 잘 연구되고 우리 태양 생명의 마지막 죽은 단계를 대표하지만, 태양계 너머의 새로운 세계를 찾기 위해 우리가 추구하는 데 귀중한 물체가 될 수도 있습니다.
예를 들어, 두 개의 백색 왜성이 이원계로 서로 궤도를 도는 경우, 이들이 생성하는 중력 섭동은 수영장에서 회전하는 어린이 장난감처럼 작용합니다. 시공간의 물결은 모든 방향으로 전파되어 궤도를 도는 별에서 에너지를 멀리 운반합니다. 빛의 속도. 현재 중력파 감지기는 가장 강력한 우주 충돌 만 측정 할 수 있지만 LISA를 사용하면 더 약한 중력파 신호를 생성하는 이러한 미묘한 이벤트가 도달 할 수 있습니다.
숨겨진 외계 세계
현재 천문학 자들은 다른 별을 공전하는 외계 행성을 탐지하기 위해 두 가지 주요 방법을 사용합니다. 그 방법은 외계 행성 공전으로 인한 도플러 이동을 감지 할 수있는 망원경에 부착 된 매우 민감한 분광계를 사용하는 "방사형 속도 방법"과 NASA의 "교통 방법"입니다. 케플러 우주 망원경 (및 기타)은 세계가 앞을 공전 할 때 별의 밝기가 매우 약간 떨어지는 것을 감지하는 데 사용합니다.
주로이 두 가지 방법을 사용하여 4,000 개 이상의 외계 행성이 발견되었지만 일부 외계 행성은 숨겨져 있으며 이원 백색 왜성의 경우 외계 행성 을 호스팅 할 수 있는지 여부에 대해 거의 알지 못합니다 . 그러나 LISA가 이러한 시스템에서 발산하는 시공간 잔물결을 측정 할 수 있다면 방사형 속도 방법이 중력파만을 사용하여 전자기파의 도플러 이동을 측정하는 것과 유사한 방식으로 외계 행성이 궤도를 돌 때 약간의 잡아 당김을 감지 할 수 있습니다. 대신.
LISA는 유럽 우주국 (European Space Agency)이 주도하는 프로젝트로 현재 2034 년에 발사 될 예정입니다. 3 대의 우주선이 편대를 비행하는 것으로 구성되어 있으며, 이들은 서로 분리 된 각 우주선과 함께 거대한 정삼각형 레이저 간섭계를 만들기 위해 서로 초정밀 레이저를 발사 할 것입니다. 150 만 마일 (250 만 킬로미터). 따라서 LISA는 우리가 현재 가지고 있거나 지구에있을 것보다 백만 배 더 큰 간섭계가 될 것입니다.
타마 니니는 "LISA는 외계 행성 개체군을 표적으로 삼을 것이지만 전혀 조사되지 않았다"고 덧붙였다. "이론적 인 관점에서 볼 때 콤팩트 한 이원 백색 왜성 주변의 외계 행성의 존재를 막는 것은 아무것도 없습니다."
이 쌍성 백색 왜성 시스템이 외계 행성도 호스트하는 것으로 밝혀지면, 우리와 같은 별 시스템이 어떻게 진화하는지, 그리고 쌍성 별 시스템이 연료가 부족하여 죽은 후에도 행성이 생존 할 수 있는지 여부를 더 잘 이해하는 데 도움이 될 것입니다. 연구원들은 또한 2 세대 외계 행성 (즉, 적색 거성 단계 이후에 형성된 행성)이 존재하는지 여부를 밝힐 수 있다고 지적합니다.
외계 행성의 중력파 탐지를 넘어 가능성은 무한합니다. 현재 중력파 천문학의 "새로운 시대"가 우리에게 가르쳐 준 한 가지가 있다면, LISA와 같은 미래의 우주 기반 관측소는 우리가 결코 목격 할 수 없다고 생각했던 어둠 속에서 일어나는 현상을 밝혀 낼 수 있습니다.
이제 흥미 롭 네요
지구에서 약 1,600 광년 떨어져있는 J0806으로 알려진 쌍성계에서 두 개의 조밀 한 백색 왜성이 321 초마다 한 번씩 서로 궤도를 돌고 있습니다. 천문학 자들은 찬드라 X 선 관측소의 데이터에 따르면 별들의 이미 매우 짧은 궤도주기가 점점 더 짧아지고있어 결국 두 개의 별이 합쳐질 것이라고 믿습니다.
