블랙홀 32, 우리는 왜 블랙 홀을 연구하는가?

그리고 약 100억개의 태양 질량에 이르는 초거대 블랙 홀이 있습니다.

우리가 논의한 바와 같이, 이것들은 우리 자신을 포함한 은하의 중심에서 발견되며, 활동하는 은하와 별들의 특이한 현상에 책임이 있다.

우리는 블랙 홀로 떨어지는 것에 대해 이야기해 왔지만 블랙 홀이 블랙 홀로 떨어지면 어떻게 될까요? 블랙 홀 바이너리가 존재할 수 있다고 알려져 있기 때문에 추상적인 질문이 아닙니다. 이러한 물체에서 두개의 블랙 홀은 서로를 중심으로 궤도에 있다. 중력 복사의 방출로 인해, 2진법의 블랙 홀들은 에너지를 잃기 시작하고 나선형으로 서로 떨어지기 시작할 것으로 생각된다. 이 스프레이링의 마지막 단계에서, 일반 상대성 이론은 브레이크 포인트로 밀리고 블랙 홀은 갑자기 공통된 이벤트 수평선을 가진 하나의 블랙 홀로 합쳐집니다. 2진 시스템의 두개의 초대형 블랙 홀이 합쳐지면서 방출되는 에너지는 엄청나며, 잠재적으로 가시 우주의 모든 별들의 모든 빛보다 더 클 수 있다. 이 에너지의 대부분은 중력에 의해 버려지는데, 우주 시간의 곡률의 리플은 빛의 속도로 우주를 가로질러 퍼져 나간다. 이 파도의 증거를 찾기 위한 수색이 진행 중이다. 그 아이디어는 중력 파장이 긴 막대와 같은 물질적 물체를 통과할 때 그것의 길이는 그것을 통과하는 시공간 곡률의 흐름에 따라 상하로 변동할 것이라는 것이다. 레이저 간섭계와 같은 기술을 이용해 이 작은 길이의 변화를 측정할 수 있다면 우주의 다른 곳에서 생성되는 중력을 감지할 수 있는 방법이 있을 것입니다. 예를 들어 이미 구축되었고 더 많은 사례가 계획된 지상 및 공간 기반 중력파 검출기는 블랙 홀 병합의 신호를 포착할 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 사실, 중력 파장은 그러한 실험의 가능성을 얻기 위해서는 아주 강력한 원천이 필요하고 블랙 홀의 합병은 그러한 강력한 원천의 후보자 명단의 상위에 있다. 글을 쓰고 있는 시점에, 중력 파장은 아직 직접적으로 감지되지는 않았지만, 실험은 진행 중이다.
아인슈타인의 일반 상대성 이론에서 나온 우리의 최고의 중력 이론은 1915년 발견된 이래 수많은 테스트에서 살아남았습니다. 대체된 뉴턴의 이론보다 실험에 훨씬 더 좋은 합의를 주는 것으로 밝혀졌다. 하지만, 만약 일반 상대성 이론이 한계까지 시험된다면, 여러분은 블랙 홀이 현대 물리학의 초석들의 궁극적인 시험장이 될 것이라고 자신 있게 기대할 수 있습니다. 중력이 가장 작은 공간에서 가장 강력한 곳, 양자 효과가 중요해야 하는 곳이 바로 일반 상대성 이론이 정확히 어디서 붕괴될 것인가 하는 것이다. 하지만 일반 상대성 이론도 우주의 큰 규모로 분해될 수 있습니다. 물론, 현재 가장 큰 주제는 우주의 가속 팽창을 가장 큰 규모로 설명하기 위한 일반 상대성 이론의 완성이다. 일반 상대성 이론에서 벗어난 가능한 편차는 가속 팽창과 암흑 에너지와 관련하여 논의되고 있다. 만약 중력 파장이 블랙 홀의 결합으로부터 감지되거나 혹은 관찰이 이 매혹적인 물체 근처에서 일어나는 기초 물리학에 대한 우리의 이해를 넓힌다면 아인슈타인의 이론이 얼마나 잘 유지될지 알 수 있습니다.
블랙 홀을 조사하는 데는 여러가지 이유가 있는데, 그 중 하나는 그들이 국제적인 컨소시엄의 예산에 간단히 접근할 수 없는 물리적 매개 변수 공간의 탐사를 시작하기 때문이다. 블랙 홀 시스템은 우리가 탐험할 수 있는 가장 극한 환경을 나타내며, 따라서 물리학의 극한 환경을 조사한다. 그들은 일반 상대성 이론과 아직 통일되지 않은 양자 물리학을 결합하여 물리학의 최전선에 남아 있다. 두번째 이유는 블랙 홀 현상을 이해하려고 노력하는 것은 과학자들과 많은 사려 깊은 사람들에게 흥미를 유발하고, 많은 사람들이 우리 주변 우주의 장엄함을 배우도록 한다. 세번째이자 아마도 놀라운 이유는 지구의 자회사들이다. 블랙 홀 연구가 어떻게 우리의 삶을 바꿀 수 있다고 생각하는가? 답은 그것이 이미 그렇게 했다는 것이다. 제가 이 작은 책의 마지막 문장을 제 노트북에 입력할 때, 이것은 동시에 802.11WiFi프로토콜을 통해 제 작업을 제 대학교 서버에 백업합니다. 이 복잡하고 영리한 기술은 라디오 주파수에서 론 크레이어스가 마틴 리스가 제안한 모델을 시험하기 위해 이끄는 블랙 홀을 폭발시키는 특정한 신호를 찾는 것에서 직접적으로 나타났습니다. 존 오설리번(JohnO'Sullivan)이 이끄는 호주의 독창적인 무선 기술자들은 먼 우주에서 온 미묘한 신호를 감지하는 까다로운 사업을 위한 간섭 억제 알고리즘을 고안하는 과정에서 이것들을 고안하는 과정에서 이것들이 이곳 지구상으로 그러므로 블랙 홀은 물리학을 다시 쓰고, 우리의 상상력을 되살리고, 심지어 우리의 기술에 혁명을 일으킬 힘을 가지고 있다. 블랙 홀에서 나온 많은 도약들이 있습니다. 이벤트의 시야를 벗어난 곳이죠.