새로운 우주 경쟁: 중력파

지난주 포스팅 "간섭계에 대한 저의 열정과 인디엄 코퍼레이션에서의 경험"에서 저는 중력파와 작년에 LIGO(레이저 간섭계 중력파 관측소)가 중력파를 발견한 것에 대해 이야기했습니다. 이 발견은 물리학 및 천체물리학계의 새로운 우선순위를 정하고 중력파에 대한 더 많은 연구를 장려했습니다.

LIGO가 발견되기 전에도 다른 기관에서도 중력파 검출을 위한 실험을 계획하고 있었습니다. 2000년대 초, NASA와 ESA는 중력파를 감지하는 방법을 찾기 위해 협력했습니다. 여러 가지 이론을 검토한 끝에 LISA(레이저 간섭계 우주 안테나)를 고안해 냈습니다. LISA는 우주 공간에 존재하면서 중력파를 탐지하는 간섭계입니다. 세 개의 우주선이 정삼각형 형태로 팔 길이가 500만 킬로미터에 달하며 중력파의 진폭, 방향, 편광을 한꺼번에 측정할 수 있습니다. 그러나 비용과 실용성 문제로 인해 NASA와 ESA는 2011년에 협력을 중단했습니다. 그럼에도 불구하고 ESA는 LISA를 계속 추진했습니다. 2015년 LIGO가 중력파를 최초로 발견하면서 중력파 연구에 다시금 불이 붙었고, 새로운 우주 경쟁이 시작되었습니다. LIGO의 발견과 LISA 패스파인더(성공적인 LISA 임무에 필요한 기술을 테스트하기 위해 설계된 소형 우주선)의 성공적인 시험으로 인해 NASA는 LISA 임무에 다시 참여하는 것을 강력하게 고려했습니다.

LISA는 0.1밀리헤르츠의 작은 주파수를 감지할 수 있다는 점에서 지상 간섭계보다 훨씬 더 강력하며, 특히 주파수가 너무 낮아 현재 감지할 수 없는 가장 예측 가능하고 가장 강력한 광원을 더 많이 관측할 수 있게 해줍니다. 지구의 과도한 잡음으로 인해 LIGO가 감지할 수 있는 가장 낮은 주파수는 약 1헤르츠입니다. 지구의 소음 신호는 교통이나 파도와 같은 일상적인 방해로 인해 발생합니다. 우주에서 감지할 수 있는 유일한 소음은 태양풍과 태양 복사 압력으로 인한 것인데, 이는 모두 보정할 수 있고 소음으로 거의 나타나지 않습니다. 가장 강력한 중력파의 경우, 그 신호는 감지되는 예상 잡음보다 약 천만 배 더 강할 것입니다.

LIGO는 중력파 연구의 기회를 여는 데 큰 성공을 거두었습니다. 이제 과학자들은 그 기반을 확장하여 중력파 연구를 통해 우리 우주에 대해 더 많은 것을 알아내야 합니다."NASA와 ESA, 중력파 측정을 위해 협력할 수 있다" 및"우주 과학" 이라는 두 개의 기사에서 LISA와 NASA-ESA 협력에 대한 자세한 내용을 알아보세요:LISA 개요."