상황은 외면하기 어려운 이유로 불편합니다. 물리학이 어둠의 물질을 찾는 데 실패한 것은 아닐 수 있지만, 어디서 찾아야 할지를 가정하는 데 실패했을 수 있습니다. 중력 신호는 두 개의 새로 합쳐진 블랙홀 주변에, 이론적으로 공간만 존재해야 할 지역에서 어둠의 물질과 일치하는 이상 현상을 밝혀냅니다.

발견은 2019년 7월 28일 LIGO, Virgo 및 KAGRA 감지기에 의해 기록된 우주적 충돌 GW190728를 중심으로 이루어졌습니다. 처음에는 블랙홀 간의 일반적인 합성으로 보였습니다. 그러나 MIT 및 다른 국제 기관의 여러 연구자들이 신호의 최종 행동을 검토할 때 충돌 후 진동에서 이상한 점을 발견했습니다; 충돌 후의 작은 편차는 공허한 시나리오보다 물질의 공간으로 가득 찬 환경과 더 잘 맞았습니다.

그래서, 어쩌면 어두운 물질은 결코 완전히 숨겨져 있지 않았을 수도 있습니다. 어쩌면, 수년간 중력 신호를 왜곡해왔을 것이고, 물리은 그것이 공허함에서 비롯된다고 생각했습니다.

우리의 공간-시간이 종처럼 울릴 때

두 개의 블랙홀이 충돌할 때마다 전 우주가 떨린다. 한 세기 이상 전에 아인슈타인은 이러한 사건들이 중력파를 방출하고, 우주 전체를 통과할 수 있는 공간-시간의 주름을 만들 것이라 예측했다. 오랫동안 이것은 측정할 수 없는 수학적 결과로 보였다. 오늘날에는 현대 천문학의 일부가 되었다.

충돌 후에 생성된 블랙홀은 즉시 안정 상태에 도달하지 못한다.合并된 블랙홀은 몇 번의 순간 동안 중력 진동을 방출하고 에너지를 방출하며 중력 구조를 재정비합니다. 물리학자들은 이 현상을 ringdown라고 부르며, 종소리가 울림 후 남는 잔향과 비슷한 우주적 공명으로 비유합니다.

이 문제의 중요성이 여기에 나타납니다. 일반 상대성 이론의 방정식은 그러한 진동이 어떻게 사라져야 하는지에 대해 엄청난 정확도로 설명합니다. 관측된 주파수가 예상치에서 약간 벗어나면, 흥미로운 가능성이 생깁니다: 블랙홀 주변의 무언가가 공간-시간의 행동을 바꿀 수 있다는 것입니다.

물리학자들은 그 현상을 ringdown이라고 부릅니다.는 우주적 공명과 같은 종류의 울림으로, 종이 울림 후의 종 소리와 비슷한 것과 비교될 수 있습니다.

이것이 바로 GW190728에서 관찰된 것이었습니다. 팀이 분석한 28개 신호 중에서 오직 이 만이 추가적인 중력 상호작용과 일치하는 패턴을 보여주었습니다.는 발견을 선언할 만큼 크지 않지만, 그럼에도 불구하고 통계적 소음으로 사건을 정리하는 것을 막을 만큼 흥미롭습니다.

은 어둠성운이 둥근 형태를 띠고 있습니다.

이 연구는 매우 우아하지만 혼란스러운 아이디어를 제시합니다. 어둠 물질은 충돌 주위에서 균일하게 퍼져나가지 않고, 회전하는 블랙홀 주위에 중심을 이루어 중력 구름처럼 형성될 것입니다. 그리고 그때, 현대 물리학에서 가장 이상적인 현상 중 하나인 초초발광이 등장합니다. 블랙홀의 극심한 회전는 초경량 채널을 증폭시키고, 에서 발생하는 중력 주파수를 변조할 수 있는 밀도 높은 구름을 생성합니다.ringdown 기간 동안.

충상적인 이미지는 공간에 도는 전통적인 물체보다는 진동 현상에 더 유사한 것처럼 보입니다. 블랙홀은 일부 회전 에너지를 어두운 필드로 전송하고, 점차 이 상호작용은 그 주위에 존재하는 거대하고 가시지 않는 구조를 공급합니다. 연구자들은 이 메커니즘을 지속적인 흔들림에 노출된 유체의 일부 물성 변화와 비교합니다. 이 유사성은 일상적으로 들릴 수 있지만, 그 이면에는 중력, 초경량 입자, 일반 상대성 이론이 서로 얽히기 시작하는 매우 복잡한 양자 과정이 숨겨져 있습니다.

또한, 모델 은 수십 년간 코스모λογ이 탐구해 온 가능성과 일치합니다: 물질은 엄청나게 가벼운 입자로 구성되어 있으며, 매우 작아서 포인트 객체보다 더 많이 확장된 파동처럼 행동합니다.

тем해 가려진 물질은 우주의 음악 속에 있을 수 있습니다

수십 년 동안, 물질을 찾기 위해 설계된 실험들은 지하 감지기, 가속기 또는 냉각 장치에 직접적인 영향을 추적해 왔습니다. 지금까지도 어떤 것도 결정적인 증거를 제시하지 못했습니다. 그리고 이는 특히 이 새로운 접근 방식을 매력적으로 만듭니다. 왜냐하면 중력파는 공간-시간의 왜곡을 통해 가시되지 않는 물질을 추적할 수 있게 하며, 직접 입자를 관찰할 필요가 없습니다.

개념적 변화는 매우 큽니다. 물리학은 이제 자체 우주를 실험 장치로 사용하기 시작했습니다. 이제 단순히 은하를 보거나, 방사선을 측정하거나, 멀리 떨어진 지역에서 오는 빛을 기록하는 것이 아니라는 것입니다. 때로는 중력 재앙 이후 우주가 진동하는 소리를 듣는 것만으로도 충분합니다.

이 아이디어는 어딘가 유머러스하다. 수백 년 동안 천문학은 광학 망원경에 의존했으며, 현대 기술조차도 다양한 전자기 파장을 해석하고 있다. 반면, 중력파는 다른 종류의 물리적 감각처럼 작용하며, 공간-시간의 진동을 통해 보이지 않는 사건을 재구성할 수 있게 한다. 그리고 우리가 주로 빛을 통해 우주를 관찰하던 것처럼, 중력파는 다른 무언가를 제공하기 시작했다: 보이지 않는 것의 행동을 들을 수 있는 가능성.

GW190728은 아무것도 보여주지 않는다… 그리고 그것은 그것을 더욱 흥미롭게 만든다

학습의 하나의 장점은 바로 그 신중함에 있다. 저자들은 어둠 물질을 발견했다고 주장하지 않는다. 또한 신호를 최종적인 증거로 제시하지도 않는다. 논문의 톤은 여전히 조용하며, 거의 불편하게 신중한 것처럼 남아있다. 이유는 간단하다: 과학자들은 인식하고 있다신호는 여전히 기계적 소음, 통계적 한계 또는 불완전한 중력 모델과 관련된 대안적인 설명을 허용합니다_. 분석 자체는 이상 현상이 미래의 합성에서 다시 나타나는지 확인하기 위해 더 많은 관찰이 필요합니다.

결과의 이자를 줄이지 않습니다. 오히려 곱합니다. 단독적인 관찰이 탄탄한 이론 모델과 일치할 때, 물리학은 주목하지만 아직 완전한 확인이 없을 때입니다. 많은 경우, 큰 변화는 이렇게 시작되는데, 일반적인 틀 안에 맞지 않는 작은 отклон화처럼 보입니다.

GW190728은 중요하지 않은 변동일 수 있지만, 동시에 어둠 물질과 블랙홀 간의 상호작용을 중력파를 통해 관찰한 최초의 암시일 수도 있습니다.

GW190728은 결국 변동이 될 수도 있습니다. 무관심하지만, 또한 중성미지 물질과 블랙홀 간의 상호작용을 중력파를 통해 관찰한 최초의 간접적 증거가 될 수도 있습니다. 두 가지 옵션 모두 여전히 열려 있습니다.

블랙홀은 중성미지 물질의 실험실이 될 수 있습니다

가장 중요한 것은 구체적인 신호가 아니라 개척하는 방법일 수 있습니다.천문학 중력은 어두운 물질을 찾는 새로운 방법을 열어주며, 이는 우주 전체에 흩어져 있는 자연 실험인 블랙홀 충돌을 이용합니다. 그리고 미래의 관측소들은 이러한 능력을 배가시킬 것을 약속합니다._. 다음 세대의 중력 감지기는 훨씬 약하고 멀리 있는 사건을 기록할 충분한 민감도를 가질 것입니다. 이에 더해 LISA, 유럽 우주국의 우주 임무는 중력파를 우주에서 들을 수 있도록 설계되었습니다.

유사한 현상이 다시 나타나면 상황이 급격히 변할 수 있습니다. 물리학자들은 주파수, 진동수, 통계적 패턴을 비교하기 시작하여 특정 편차가 어두운 물질과 호환되는 환경에서만 나타나는지 확인할 것입니다.

매혹적인 것은 소위 '무형의 구성 요소'를 식별할 가능성뿐만이 아니라, 우주의 대부분을 지배하는 것입니다. 모든 것의 뒤에는 더 깊은 것이 있습니다: 과학이 미미한 중력 변형에서 보이지 않는 과정의 물리적 기억을 보존한다는 것을 발견하기 시작했습니다. 이전에는 아무도 해석하지 못했던 중력 변형입니다. 따라서 질문은 어쩌면 더 이상 어둠 물질이 무엇인지에만 국한되지 않을 수 있습니다. 진정한 도전은 다른 것으로 시작되고 있습니다:우주-시간 속에서 수십 년 동안 남기고 있던 발자국이 무엇인지 인류가 도구로 들을 수 없는 우주를 관찰하며 살펴봤을 때.