과학자들은 킬로노바 동시 폭발의 다양한 모델을 설계했습니다.
중성자별은 거대한 별이 수명을 다할 때 형성됩니다. 이는 큰 질량의 질량을 작은 공간으로 압축하여 지름이 약 10km에 달하는 초밀도 별을 생성합니다. 2017년에 과학자들은 두 개의 중성자별이 충돌하는 결과, 즉 중력파와 감마선을 포함한 방사선 폭발을 목격했습니다.
중력파 신호 GW170817, 이에 상응하는 킬로노바 AT2017gfo, 짧은 감마선 폭발 GRB170817A의 다중 메신저 감지와 관측된 오로라가 과학적 진전을 이루었습니다. 이러한 다양한 전달자에 대한 정확한 설명을 위해서는 방출된 중력파, 전자기 방출 및 응축 물질을 안정적으로 설명하는 강력한 이론적 모델이 필요합니다.
Max Planck 중력 물리학 연구소와 포츠담 대학교를 포함한 팀은 새로운 소프트웨어 도구를 사용하여 이러한 관찰 가능한 킬로노바 신호를 동시에 모델링하는 방법을 개발했습니다.
또한 과학자들은 다른 중성자별에 대한 전파 및 X선 관측 정보와 핵물리학 계산 및 지구상의 중이온 충돌 실험 데이터를 사용합니다. 지금까지 이러한 다양한 데이터 소스는 별도로 연구되었으며 과학자들은 정보를 이해하기 위해 때때로 다른 모델을 사용했습니다.
위트레흐트 대학의 과학자 Peter The Bang은 그는 말했다, “데이터를 일관되게 동시에 분석하면 더욱 정확한 결과를 얻을 수 있습니다.”
이 새로운 방법은 극도로 높은 밀도에서 물질이 어떻게 행동하는지 연구하는 데 도움이 될 것입니다. 또한 우주 팽창에 대한 우리의 이해를 높이고 중성자별이 충돌할 때 중원소가 어느 정도 생성되는지 확인하는 데 도움이 될 것입니다.
새로운 방법은 다중 메신저와의 쌍성 중성자 별 합병에 대한 최초이자 지금까지 유일한 관찰을 연구하는 데 사용되었습니다. 2017년 8월 17일에 발견된 이 사건은 별들이 서로 공전하면서 중력파를 생성했으며, 이는 Advanced LIGO와 Advanced Virgo에 의해 감지되었습니다.
별들이 합쳐지면서 새로 형성된 무거운 원소들을 추방했습니다. 이들 원소 중 일부는 붕괴되어 온도가 상승했습니다. 이 열 복사는 광학, 적외선 및 자외선 전자기 신호를 발생시켰으며 이는 최대 2주 후에 감지되었습니다. 핵융합으로 인한 감마선 폭발은 더 많은 물질을 방출했고, 주변 환경과의 상호작용으로 며칠에서 몇 년에 걸쳐 관찰할 수 있는 X선과 전파 방출이 발생했습니다.
중력파 탐지기는 이제 네 번째 관측주기에 있습니다. 과학자들은 언제든지 일어날 수 있는 중성자별 합병의 다음 발견을 간절히 기다리고 있습니다. 그들은 이러한 우주 사건을 더 깊이 이해하고 분석하기 위해 개발한 도구를 적용하게 되어 기쁘게 생각합니다.
잡지 참조:
- Pang, P.T.H., Dietrich, T., Coughlin, M.W. 등. 쌍성 중성자별 합병을 위한 업데이트된 핵 물리학 및 다중 메신저 천체 물리학 프레임워크입니다. Nat Commun 14, 8352(2023). 디지털 ID: 10.1038/s41467-023-43932-6